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Die Protein-Versteherin

09.04.2024 / Prof. Dr. Fan Liu vom Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) erhielt für ihre Leistungen auf dem Gebiet der Quervernetzungs-Massenspektrometrie zuletzt mehrere Auszeichnungen.

Prof. Dr. Fan Liu vom Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) erhielt für ihre Leistungen auf dem Gebiet der Quervernetzungs-Massenspektrometrie zuletzt mehrere Auszeichnungen. Die Wissenschaftlerin hat sich der Aufgabe verschrieben, Interaktionen zwischen Proteinen auf zellulärer Ebene besser zu verstehen. Zudem entwickelt sie Methoden und Standards, um die komplexe und für viele Forschungsfragen unverzichtbare Technologie zu verfeinern und breiter anwendbar zu machen.

Über die Abläufe in der menschlichen Zelle ist heute schon viel bekannt. Dieses Wissen reicht aber nicht aus, um beispielsweise zu verstehen, wie neurodegenerative Erkrankungen entstehen und geheilt werden können. „Um bei Krankheiten gegensteuern zu können, müssen wir erst einmal genau wissen, wie die Zelle im Normalzustand funktioniert“, sagt FMP-Forscherin Prof. Dr. Fan Liu.

Die Biologin hat sich darauf spezialisiert, Wechselwirkungen von Proteinen in Zellen zu analysieren. Solche Protein-Protein-Interaktionen (PPI) liegen fast allen zellulären Prozessen zugrunde. Diese zu entschlüsseln, ist entscheidend, um Regulationsmechanismen der Zelle unter physiologischen und pathologischen Bedingungen zu verstehen. Fan Liu und Forschende weltweit setzen dafür die Quervernetzungs-Massenspektrometrie (XL-MS) ein. Sie ist die bislang einzige Technologie, mit der man sowohl die Identitäten interagierender Proteine aufdecken als auch ihre Bindungsschnittstellen lokalisieren kann. Zudem liefert XL-MS Informationen über die dreidimensionalen Strukturen der Proteine.

Seit 2017 ist Fan Liu Leiterin der Forschungsgruppe „Structural Interactomics“ sowie der Technologieplattform Massenspektrometrie am FMP, außerdem hat sie eine Professur für Strukturelle Interaktomik an der Charité inne. Die Forscherin arbeitet daran, neue XL-MS-Methoden zu entwickeln und diese auf hochkomplexe biologische Proben anzuwenden. Ihr Ziel ist es, immer umfassendere Einblicke in die natürlich vorkommenden dreidimensionalen Strukturen und Wechselwirkungen der Proteine in einer Zelle zu erlangen, um so die darin aktuell ablaufenden Prozesse und den allgemeinen biologischen Zustand der Zelle besser zu verstehen.

Waren XL-MS-Experimente noch bis vor wenigen Jahren auf einfache Mischungen gereinigter Proteine beschränkt, können sie nun tiefe Einblicke in das zelluläre Proteom und Interaktom – die Gesamtheit der Proteine und PPI innerhalb einer Zelle – liefern.  Zu dieser dramatischen Leistungssteigerung hat Fan Liu einiges beigetragen: „Ich habe mehrere Schlüsselmethoden für proteomweite XL-MS-Studien sowie neue Anwendungen entwickelt, die beispiellose Einblicke in verschiedene komplexe biologische Systeme ermöglichen“, sagt sie. Dazu zählen ein Arbeitsablauf, der es ermöglicht, tausende Quervernetzungen in intakten menschlichen Zellen wesentlich schneller und mit deutlich größerer Zahl an nachgewiesenen PPI zu identifizieren. Fan Liu und ihr Team entwickelten zudem Ansätze zur Standardisierung und Qualitätssicherung in XL-MS sowie Softwarelösungen, mit denen sich XL-MS-Daten automatisch analysieren und visualisieren lassen.

Für diese vielfältigen Leistungen wurde Fan Liu im März 2024 gemeinsam mit Dr. Jonas Warneke von der Universität Leipzig mit dem Mattauch-Herzog Förderpreis ausgezeichnet. Er wird von der Deutschen Gesellschaft für Massenspektrometrie (DGMS) vergeben und ist mit 12.500 Euro dotiert. „Ich freue mich sehr, dass meine Arbeit auf dem Gebiet der XL-MS anerkannt wurde. Mein Ziel ist es, einen besseren Zugang zu zellulären Daten auf zahlreichen biologischen Feldern zu ermöglichen und diese Informationen in eine nützliche Anwendung zu bringen“, sagt Fan Liu über die Auszeichnung.

Die FMP-Forscherin war bereits im Januar vom Journal of Proteome Research (JPR) der American Chemical Society als vielversprechende Nachwuchswissenschaftlerin zu einer der „2024 Rising Stars in Proteomics and Metabolomics“ gekürt worden. Wenige Wochen später erhielt sie gemeinsam mit Patrik Verstreken vom Leuven Brain Institute einen Collaborative Pairs Pilot Project Awards des Neurodegeneration Challenge Networks (NDCN) der Chan Zuckerberg Initiative. Die beiden Forschenden wollen sich mit den Wechselwirkungen zwischen synaptischen Proteinen von Tieren im Winterschlaf befassen, um besser zu verstehen, wie Winterschläfer dem dauerhaften Verlust von Synapsen entgegenwirken. Auf diese Weise wollen Fan Liu und Patrik Verstreken Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie der Synapsenverlust bei neurodegenerativen Erkrankungen des Menschen gemildert werden kann.

Mehr Informationen finden Sie auf der Website des Forschungsverbunds Berlin e.V.

Quelle: Pressemitteilung LEIBNIZ-FORSCHUNGSINSTITUT FÜR MOLEKULARE PHARMAKOLOGIE (FMP)
Die Protein-Versteherin