Bravo Group

Bakterielle Immunsysteme

Bakterien und parasitäre mobile genetische Elemente (einschließlich Phagen und Plasmide) befinden sich in einem ständigen Wettrüsten. Der kontinuierliche evolutionäre Druck, der auf den Bakterien lastet, hat die Entwicklung einer Vielzahl hoch entwickelter bakterieller Abwehrsysteme vorangetrieben, die in der Lage sind, Immunität zu gewährleisten. Bekannte Systeme wie CRISPR-Cas wurden bereits ausgiebig erforscht. Es gibt aber noch weitere rätselhafte Abwehrmechanismen mit unbekannten Mechanismen, die durch Fortschritte in der Metagenomanalyse ans Licht gebracht worden sind. Diese Systeme müssen sehr präzise arbeiten, da sie zwischen eigenen und fremden Molekülen unterscheiden müssen. Ist dies nicht der Fall, kann es zu einer unbeabsichtigten Aktivierung oder Autoimmunität kommen.

Die Bravo-Gruppe erforscht sowohl, wie verschiedene bakterielle Immunsysteme eigene von fremden Nukleinsäuren unterscheiden können, als auch welche Folgen eine mögliche Aktivierung hat. Um die molekularen Mechanismen zu verstehen, die der Immunität zugrunde liegen, verwendet die Gruppe eine Kombination aus Strukturbiologie (Kryo-Elektronenmikroskopie), Biochemie, Biophysik und funktionellen Tests. Mit der Kryo-Elektronenmikroskopie und der kinetischen Analyse des Fließgleichgewichts können sie vorübergehende Zwischenzustände visualisieren und somit Einblicke in die dynamische und heterogene Natur der aktiven Enzyme geben.

Das Ziel ist nicht nur diese Systeme zu verstehen, sondern das Wissen auch für strukturbasiertes Engineering einzusetzen. Abwehrsysteme können umgestaltet werden, damit sie spezifische, erwünschte Eigenschaften erhalten. Solche veränderten Systeme weisen üblicherweise eine höhere Effizienz und Spezifität auf und werden so zu wirksamen Instrumenten für die Genom-Editierung und Diagnostik. Die Gruppe nutzt die vielfältigen enzymatischen Aktivitäten der neu entdeckten Abwehrsysteme, um ein neues Repertoire an Präzisionswerkzeugen für die Molekularbiologie zu entwickeln – ein Unterfangen, welches den biotechnologischen Fortschritt prägen könnte.