Göttingen, 9. April 2018. Prof. Dr. Markus Zweckstetter (47) vom Göttinger Standort des DZNE darf sich über einen “Advanced Grant” des Europäischen Forschungsrats (ERC) freuen. Er will neue Techniken entwickeln, die es ermöglichen, membranlose Organellen auf Sub-Nanometer-Ebene zu untersuchen. Diese Organellen sind spezielle Kompartimente der Zelle, die bisher kaum verstanden sind. Sie spielen jedoch eine wichtige Rolle bei vielen Erkrankungen wie der Alzheimer Krankheit. Die Arbeiten von Markus Zweckstetter könnten zu einem tieferen Verständnis führen, wie diese membranlosen Organellen reguliert werden können, um bessere Therapien gegen neurodegenerative Erkrankungen zu entwickeln. Für seine Forschung erhält er rund 2,5 Millionen Euro für die Dauer von fünf Jahren. Die Förderung im Rahmen des ERC unterliegt einem hoch kompetitiven Auswahlprozess.
Markus Zweckstetter untersucht mittels der NMR-Spektroskopie Proteine, die bei neurodegenerativen Erkrankungen eine wesentliche Rolle spielen. In einer aktuellen Studie in Nature Communications gelang es ihm, die Anreicherung eines fehlgefalteten Proteins in einem membranlosen Kompartiment in der Zelle mit der Alzheimer Krankheit in Verbindung zu bringen. Zweckstetter zeigte, dass die pathogene Aggregation des Tau-Proteins vor allem in flüssigen Tröpfchen in der Zelle stattfindet. Aggregierte Tau-Proteine scheinen eine Ursache der Alzheimer Erkrankung zu sein. Der zugrunde liegende Prozess ähnelt der Trennung von Öl und Essig in einem Salatdressing. Er führt dazu, dass das Tau-Protein in den Tröpfchen 50-100 mal konzentrierter als normalerweise in der Zelle vorkommt. „Diese Erkenntnisse führen uns zu der Frage: Wie entstehen diese membranlosen Organellen, welche Eigenschaften haben sie und welche Rolle spielen sie bei der Neurodegeneration“, sagt Markus Zweckstetter.
Eukaryotische Zellen haben mehrere Kompartimente die – anders als beispielsweise Mitochondrien oder Lysosomen – nicht von einer Membran umgeben sind und in ihrem Inneren eher einer Flüssigkeit ähneln. Sie werden membranlose Organellen genannt und unterscheiden sich von dem sie umgebenden Zytoplasma und Nucleoplasma in der Zelle. So sind beispielsweise die physikochemischen Eigenschaften in diesen Kompartimenten anders und die Proteinkonzentration ist höher. Erst vor wenigen Jahren, fanden Wissenschaftler heraus, dass diese zellulären Kompartimente über die so genannte Flüssig-Flüssig-Phasentrennung (LLPS) entstehen, ein Phänomen, über das noch immer wenig bekannt ist. Seitdem hat das Thema aber die Aufmerksamkeit vieler Wissenschaftler auf sich gezogen. In der Tat wird klar, dass membranlose Organellen und die Flüssig-Flüssig-Phasentrennung eine wichtige biologische Funktion haben und bei menschlichen Krankheiten eine bedeutende Rolle spielen.
Markus Zweckstetter arbeitet auf diesem aufstrebenden Gebiet, aber die Technik begrenzt die Forschung: „Die Herausforderung ist die Auflösung in Raum und Zeit. Gegenwärtig können wir die Flüssig-Flüssig-Phasentrennung nur mit der Lichtmikroskopie untersuchen und die liefert nur sehr niedrig aufgelöste Bilder. Die zugrunde liegenden Kräfte und biochemischen Prozesse finden jedoch auf der Sub-Nanometer-Ebene statt. Unser Ziel ist daher, leistungsfähige Methoden der NMR-Spektroskopie zu entwickeln und sie mit Methoden der Mechanobiologie zu verbinden. Der ERC Grant gibt uns nun die Möglichkeit, diese Forschungen zu realisieren.“
„Markus Zweckstetter ist ein brillanter Wissenschaftler. Wir gratulieren ihm zum ERC Advanced Grant, der die Verdienste seiner Arbeit würdigt und ihm die Möglichkeit bietet, bahnbrechende Forschung zu betreiben", kommentiert Prof. Pierluigi Nicotera, wissenschaftlicher Vorstand und Vorstandsvorsitzender des DZNE. „Dies ist ein high-risk/high-gain Forschungsprojekt, weil das Verständnis dieses Mechanismus große Auswirkungen auf alle Disziplinen haben wird - von der Medizin bis zur Physik. Erkenntnisse können die Entwicklung von Medikamenten gegen neurodegenerative Erkrankungen verbessern und neue therapeutische Ansätze liefern.“
Die ERC Advanced Grants unterstützen etablierte Spitzenforscher und im jeweiligen Feld führende Wissenschaftler. Die Förderung gibt den Forschern die Möglichkeit, ihre kreativsten Forschungsansätze zu realisieren, deren Ergebnisse möglicherweise einen besonderen Einfluss auf Wissenschaft, Gesellschaft und Wirtschaft haben. In diesem Jahr wurden aus 2.167 Anträgen europaweit 269 Wissenschaftler aus 20 Ländern zur Förderung ausgewählt.
Prof. Dr. Markus Zweckstetter studierte Physik an der Ludwig-Maximilians-Universität München. Er promovierte am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried und erhielt seinen Doktorgrad von der Technischen Universität München. Er arbeitete als Postdoc am NIH-National Institutes of Health in Bethesda (USA). Im Jahr 2012 gründete er am DZNE die Senior-Forschungsgruppe Translationale strukturelle Biologie der Demenz. Er ist Leiter der Forschungsgruppe Proteinstrukturbestimmung mittels NMR am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie und lehrt als Professor an der Universitätsmedizin Göttingen. Die Forschung von Prof. Zweckstetter wurde von mehreren exzellenten Förderprogrammen wie dem Emmy Noether- und Heisenberg-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und einem früheren ERC-Starting Grant gefördert.