Im Rahmen des neuen Sonderforschungsbereichs (SFB) 1507 trägt die Gruppe um Roberto Covino dazu bei, die Aufgabe der Zellmembran bei der Regulierung grundlegender zellulärer Programme zu verstehen. Mit Berechnungen und Computersimulationen wollen sie die komplexen Wechselwirkungen zwischen Membranproteinen und Lipiden aufklären.

Im SFB 1507 „Proteinverbünde und Maschinerien in Zellmembranen“ untersucht die FIAS-Gruppe zusammen mit Forschenden der Universitäten Frankfurt, Mainz, Jena und dem Max-Planck-Institut für Biophysik die biologischen Prozesse an den Zellgrenzen. „Dort nehmen Proteinkomplexe ihre Umgebung wahr“, erklärt Covino. „Signale aktivieren Regulierungsprogramme, deren Zusammenspiel und Mechanik wir trotz ihrer biologischen und biomedizinischen Bedeutung immer noch nicht verstehen“.

Covino und sein Team nutzen moderne Modellierungen und Simulationen der Molekulardynamik sowie innovative Berechnungsmethoden. So wollen sie den Aktivierungsmechanismus der Unfolded Protein Response (UPR) untersuchen, einen Signalweg, der für Gesundheit und Krankheit von zentraler Bedeutung ist. Durch künstliche Intelligenz gesteuerte Computersimulationen werden beispielsweise die Paarung (Dimerisierung) von Transmembranproteinen verstehen helfen. Aus diesem ersten Schritt lassen sich anspruchsvollere Proteinzusammenlagerungen in der Membran ableiten.

Ein zentrales Projekt ist die membranvermittelte Wechselwirkung der UPR-Aktivierung: Die Gruppe will einen experimentell-theoretischen Arbeitsablauf entwickeln, um den Aktivierungsmechanismus von bestimmten (MET-)Rezeptoren zu entschlüsseln, die viele zelluläre Aktivitäten steuern und beispielsweise bei Krebs fehlreguliert sind.

Dazu entsteht in Covinos Arbeitsgruppe eine neue Doktorandenstelle. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 1507 in den kommenden vier Jahren mit 13,8 Millionen Euro. Sprecher Prof. Robert Tampé vom Institut für Biochemie der Goethe-Universität erläutert: „Wir möchten die Organisations- und Funktionsprinzipien großer dynamischer Proteinkomplexe verstehen, zum Beispiel wie sie in der zellulären Selbstverteidigung oder bei Kommunikationsprozessen zusammenwirken.“