Herbstpraktikum am Institute of Structural Biology Bonn
2025
Im Rahmen eines Stipendiums der Auricher Wissenschaftstage durften wir, Jannis Wilts und Jan Ole Schlenger, vom 12.10.2025 bis zum 24.10.2025 ein zweiwöchiges Herbstpraktikum am Institute of Structural Biology in Bonn absolvieren.
Diese Art der Forschung findet besonders Anwendung in der Pharmazie und Medizin, da sie die Grundlage der Herstellung von Medikamenten bildet. Aufgrund der Möglichkeit, Zellen genetisch zu verändern, kann hierbei besonders auf Mutationen bereits bekannter Proteine eingegangen werden.
Während des Praktikums durften wir Einblicke in die Forschungsprojekte verschiedener Mitglieder des Forschungsteams von Prof. Dr. Matthias Geyer erhalten. Der Großteil der Forschung widmete sich der Strukturanalyse menschlicher Inflammasome.
Unser erster Tag begann nach einer kurzen Vorstellung und einer Führung durch die verschiedenen Laborräume direkt mit einem „Labmeeting“. Hierbei handelt es sich um ein rein organisatorisches online-Meeting aller Angestellten des Labors (aller Forschungsgruppen), welches wöchentlich stattfindet.
Anschließend durften wir in den folgenden zwei Wochen die einzelnen Labore genauer betrachten, die einzelnen Arbeitsschritte der jeweiligen Projekte kennenlernen und viele sogar selbst ausprobieren. Eine Auswahl davon stellen wir nun vor.
Normalerweise beginnt ein Projekt in der Strukturbiologie mit einer PCR, während der ausgewählte DNA-Sequenzen in drei sich wiederholenden Schritten vermehrt werden. Besonders wichtig ist das, weil hierbei kontrolliert Mutationen in die DNA eingebaut werden können. Setzt man diese DNA nun in Zellen ein, kann man diese dazu bewegen, ein gewünschtes Protein zu produzieren, dass man für die weitere Forschung verwenden möchte.
In unserem Fall handelte es sich bei einem Projekt um ein Protein, dass an Entzündungen im Körper und unter anderem auch an Alzheimer beteiligt ist.
Mit einem Gerät, das Laser auf beschichtete Gold-Chips schießt, konnten wir feststellen, ob das jeweilige Medikament chemische Bindungen zu unserem Protein bildet, sodass es in Zukunft vielleicht einmal bei der Behandlung von Entzündungen im Körper helfen könnte.
Das Testen von Medikamenten ist jedoch eher ein Randbereich der Strukturbiologie, sodass wir deutlich mehr Zeit damit verbrachten, die Struktur großer Proteine auf verschiedenste Weisen näher zu erforschen.
Oft sind nämlich Proteine und ihre Wirkung bereits bekannt, über ihr genaues Aussehen gibt es jedoch wenig Aufschluss, sodass ihre Funktionsweise unbekannt ist. Aufgrund ihrer geringen Größe und ihres komplexen Aufbaus liegt das Hauptaugenmerk hierbei vor allem darauf, diese Strukturen sichtbar zu machen.
Dies kann zum Beispiel mithilfe eines Elektronenmikroskops geschehen, jedoch müssen die zu erforschenden Proteine stabilisiert werden, damit das möglich ist.
Eine Möglichkeit dafür ist das „Plunge-Freezing“, bei dem gereinigte Proteine in einem mit flüssigem Ethan-Gas gefüllten Gerät schlagartig auf ca. -80°Celsius abgekühlt und eingefroren werden. Bei diesen Temperaturen sind Proteine deutlich stabiler als bei Raumtemperatur.
Alternativ können Proteine auch zum Kristallisieren gebracht werden, da sie in Kristallform relativ stabil sind. Das sogenannte Fischen von Kristallen, bei dem kleine Proteinkristalle unter dem Mikroskop mit winzigen an Stäbchen befestigten Haken aus der Lösung gefischt werden, durften wir selbst ausprobieren und feststellen, wie viel Präzision und Feingefühl diese Tätigkeit benötigt.
Da für viele verschiedene Projekte Zellpopulationen benötigt werden in welche, wie oben beschrieben, ausgewählte DNA-Sequenzen eingesetzt werden können und diese strenge Reinheits-Standards erfüllen müssen, gibt es hierfür ein eigenes Labor, in dem wir während unserer zwei Wochen viel Zeit verbracht haben. Dort werden Populationen verschiedener, genetisch weitestgehend unbehandelter Zellkulturen aus Stammlösungen gezüchtet, mit denen die übrigen Abteilungen des Instituts versorgt werden.
Zum Abschluss möchten wir uns herzlich bei allen bedanken, die uns während der beiden Praktikumswochen begleitet und unterstützt haben. Ein besonderer Dank gilt unseren Betreuerinnen und Betreuern, die sich viel Zeit genommen haben, uns die einzelnen Arbeitsschritte verständlich zu erklären und uns aktiv in die praktischen Tätigkeiten einzubeziehen sowie Prof. Dr. Matthias Geyer, der dieses Praktikum als Leiter des Instituts erst ermöglicht hat.
Ebenso möchten wir den Auricher Wissenschaftstagen danken, die uns diese spannende Möglichkeit eröffnet haben. Durch das Programm konnten wir Einblicke in verschiedene Forschungsbereiche gewinnen, von der biochemischen Laborarbeit über die Proteinaufreinigung bis hin zur Kristallographie.
Insgesamt waren die beiden Wochen eine sehr wertvolle und lehrreiche Erfahrung, die uns einen realistischen Eindruck vom Alltag in der Forschung vermittelt und unser Interesse an naturwissenschaftlichen Themen weiter gestärkt hat.
Text und Foto: nn.
Veröffentlicht: Lilly Höfeler