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Forschungsgebiete des AK

Pharmazie

...ist die Fachwissenschaft, die sich mit Arzneimittelforschung befasst. Sie gehört innerhalb der Naturwissenschaften zu den Life Sciences und bildet eine Brücke zur Medizin. Die Teildisziplin Pharmazeutische/Medizinische Chemie, welche ich mit meiner Professur vertrete, befasst sich mit den chemischen und biochemischen Aspekten biologisch aktiver Verbindungen (Wirkstoffe / Arzneistoffe). Sie beinhaltet die Entdeckung, Entwicklung, Synthese und Analyse von Wirkstoffen, die Aufklärung ihres Wirkungsmechanismus auf molekularer Ebene sowie die Untersuchung des Arzneistoff-Metabolismus, i.e. der Abbaureaktionen, denen ein Arzneistoff im Organismus unterworfen ist.

Meine wissenschaftliche Arbeitsgruppe ist interdisziplinär ausgerichtet: Neben PharmazeutInnen (die naturgemäß in der Mehrzahl sind) arbeiten Chemiker, Lebensmittelchemiker und Biologen, Molekulare Biomediziner und Life-Science-Informatiker an einem zentralen Forschungsthema. Grundprinzip unserer Forschungsstrategie ist eine große methodische Breite, die von der chemischen Synthese über anspruchsvolle (bio)analytische und bioinformatische Methoden bis hin zur molekularen Pharmakologie und Molekularbiologie reicht, und zugleich eine thematische Fokussierung.

 

Die Forschungsthematik

Signale werden im Organismus auf zwei Arten weitergeleitet, zum einen elektrisch über Aktionspotentiale entlang der Nervenbahnen, zum anderen chemisch durch Signalmoleküle. Die chemische Signalübertragung wird z.B. an Schaltstellen (sogenannten Synapsen) zweier Nervenbahnen, an den Endorganen (z.B. Muskulatur) und bei der Zell-Zell-Kommunikation genutzt. Hierbei werden chemische Signalmoleküle, wie zum Beispiel das Adrenalin, ausgeschüttet bzw. freigesetzt. Diese Moleküle binden an bestimmte Rezeptoren, die in die Zellmembran integriert sind. Jede Zelle besitzt Hunderte verschiedener Rezeptoren in ihrer Zellmembran und bei jeder Zellart ist das Spektrum an Rezeptoren unterschiedlich; es ändert sich sogar je nach Zustand der Zelle, d. h. in krankem Gewebe „exprimieren“( bilden) die Zellen mehr oder auch weniger eines bestimmten Rezeptortyps als in gesundem Gewebe. Bindet ein Signalmolekül an einen bestimmten Rezeptor, so wird dieser „aktiviert“ und bewirkt das Auslösen eines Effektes im Zellinneren. In der Regel wird dadurch eine ganze Kaskade von Effekten ausgelöst. Viele Arzneistoffe vermitteln ihre Wirkung über eine Beeinflussung (Blockade oder Aktivierung) von bestimmten Membranrezeptoren. Bisher wird allerdings nur ein Bruchteil der vorhandenen Membranrezeptoren als Zielstrukturen („Targets“) für Arzneistoffe genutzt. Das humane Genomprojekt (2000) hat zu der Erkenntnis geführt, dass wesentlich mehr verschiedene Membranrezeptoren existieren, als bisher bekannt sind. Viele dieser neuentdeckten Rezeptoren sind bisher gar nicht oder kaum untersucht.

Unsere Arbeitsgruppe befaßt sich mit einer bestimmten Klasse von Zellmembran-Rezeptoren, sogenannten 7-TM- bzw. G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, welche durch ihre Struktur, bestehend aus einem Protein mit 7 transmembranalen Helices, charakterisiert sind. Wir interessieren uns für eine Untergruppe dieser 7-TM-Rezeptoren, die durch Purine und/oder Pyrimidine (wie Adenin, Adenosin, ATP, ADP, UTP, UDP) aktiviert werden (Abb. 1).

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Abb. 1. Purin- und Pyrimidin-Rezeptoren

Darüber hinaus bearbeiten wir membranständige Enzyme, die am extrazellulären Nucleotid-Metabolismus beteiligt sind, und dadurch die Konzentration der Purine und Pyrimidine und damit die Aktivierung der o.g. Rezeptoren steuern (Abb. 2).


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Abb. 2. Ectonucleotidasen: Zellmembran-ständige Enzyme zur Spaltung extrazellulärer Nucleotide

Unsere Arbeiten auf diesen Gebieten reichen von Projekten zur reinen Grundlagenforschung bis hin zu angewandter, industrienaher Forschung, die direkt zur Entwicklung neuer Medikamente führen soll.

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