Abteilung Redoxregulation
PD Dr. Tobias P. Dick
Die vermehrte Bildung reaktiver Sauerstoff-Verbindungen (Oxidantien) ist Bestandteil von Entzündungsreaktionen, aber auch vieler alterstypischer Krankheiten, einschließlich Krebs. Oxidantien wurden deshalb vor allem als unerwünschte und schädliche Nebenprodukte des Zellstoffwechsels betrachtet. In den letzten Jahren hat sich dieses Bild jedoch relativiert: Endogene Oxidantien, insbesondere Wasserstoffperoxid, spielen eine wichtige regulatorische Rolle als Botenstoff in gesunden Zellen. Sie regulieren die Anpassungsfähigkeit und helfen das Schicksal einzelner Zellen zu bestimmen, indem sie wichtige molekulare Schaltstellen vorübergehend aktivieren oder inaktivieren. Eine Deregulation dieser Redoxregulation erscheint typisch für chronische Entzündungen und Krebs. In unserem Labor untersuchen wir, wie Oxidantien in die zelluläre Signalverarbeitung eingreifen. Uns interessiert dabei auch die Frage, wie Oxidantien überhaupt spezifische Signalkaskaden auslösen können. Ein wichtiger Aspekt ist das Verständnis der räumlichen und zeitlichen Dynamik oxidativer Prozesse in der Zelle und im lebenden Organismus.
Wasserstoffperoxid als Signalgeber von Entzündungsreaktionen: H2O2 wird bei Gewebeschäden freigesetzt und hilft bei der Aktivierung des Immunsystems. Wir untersuchen wie Immunzellen H2O2 wahrnehmen und in ihre Signalverarbeitung einbeziehen.
Redoxhomeostase in Tumorzellen: Im Vergleich zu normalen Körperzellen zeigen die meisten Tumorzellen einen deutlich veränderten Zustand der Redoxsysteme. Ein tieferes Verständnis der Unterschiede könnte möglicherweise dazu genutzt werden in das Tumorzellwachstum einzugreifen.
Molekulare Mechanismen der oxidativen Signalgebung: Wie werden redox-regulierte Proteine effizient und spezifisch oxidiert? Es zeichnet sich ab, dass bestimmte Peroxidasen als primäre H2O2 Rezeptoren dienen und die Oxidation selektiv an bestimmte Zielproteine weitergeben.
Visualisierung von Redoxvorgängen in vivo: Mit neu entwickelten Biosensoren für oxidiertes Glutathion und H2O2 können Redoxvorgänge im physiologischen Kontext abgebildet und untersucht werden.
Grundlegende Prinzipien der Redoxhomeostase: Das Glutathionsystem ist das Zentrum der eukaryotischen Redoxhomeostase und gleichzeitig Faktor der Medikamentenresistenz. Um das grundlegende Verhalten des Glutathionsystems besser zu verstehen, kombinieren wir Verfahren der Redox-Bildgebung und der molekularen Genetik.
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Ausgewählte Publikationen
Meyer, A. J., and Dick, T. P. (2010). Fluorescent Protein-based Redox Probes. Antioxid Redox Signal 13, 621-650
Gutscher, M., Pauleau, A., Brach, T., Marty, L., Wabnitz, G., Samstag, Y., Meyer A. J., & Dick, T. P. (2008). Real-time imaging of the intracellular glutathione redox potential. Nat Meth 5, 553-559
Kienast, A., Preuss, M., Winkler, M., & Dick, T. P. (2007). Redox regulation of peptide receptivity of major histocompatibility complex class I molecules by ERp57 and tapasin. Nat Immunol 8, 864-872
Schwertassek, U., Balmer, Y., Gutscher, M., Weingarten, L., Preuss, M., Engelhard, J., Winkler, M., and Dick, T. P. (2007). Selective redox regulation of cytokine receptor signaling by extracellular thioredoxin-1. EMBO J 26, 3086-3097
