Protein Research Department

Proteins have versatile functions which are required for cellular survival. This includes several transport-, catalysis-, and signal transduction pathways. Defective proteins, which are unable to fulfill their respective functions, can cause severe diseases. To investigate the structure, function, and networks of proteins, over 30 principal investigators (PIs) of the faculties Biology and Biotechnology, Chemistry and Biochemistry, Physics and Astronomy, as well as Medicine consolidated in the Protein Research Department (PRD). The research of the PRD addresses e.g. with questions how single proteins influence the survival of the cell, how the structure and function of proteins can be solved or how protein interactions can be utilized to develop new drugs against diseases.

The PRD is an interdisciplinary research network, which pools state-of-the-art research für a better understanding of cellular protein networks. In the focus of the research of the PRD are three specialist fields: (A) Biological foundations of protein research, (B) platform technologies of protein research, and (C) translation into application. In this network, topics like protein structure and mechanism, macromolecular configuration, functions of membrane protein complexes and cellular behavior from a molecular perspective are investigated with modern methods from structure biology, biophysics, biochemistry, and cell biology.

The primary goal of the PRD is to fill the gap between molecular and systemic approaches in protein research to understand cellular processes on the molecular level. A quantitative understanding of the complex biological processes on the cellular level requires profound knowledge of the relation between different genetically programmed and dynamically regulated networks. The focus of the PRD lies on processes involving or starting from bio-membranes. Since malfunction in said protein networks are responsible for a multitude of severe diseases, obtained insights should result in the development of biotechnological applications with long-term use for the public health, e.g. in tailor-made drugs in molecular therapy or in development of biomarkers.

The PRD is closely connected to the Center for Protein Diagnostics (PRODI; Head: Klaus Gerwert), which unifies foundational protein research, application-oriented diagnostics and therapy predication of neurological and oncological diseases. An additional pillar is the Medical Proteome Center (MPC; Head: Katrin Marcus), which is one of the leading institutes of its field of expertise and which provides state-of-the-art methods of proteomics, protein biochips and innovative bioinformatics. The third pillar of the PRD is the Center for System-based Antibiotic Research (CESAR; Head: Julia Bandow), which aims to develop new structure classes of antibiotics and identify novel bacterial modes of action and drug targets. The PRD is additionally supported by the DFG Research Training Group “Microbial Substrate Conversion” (MiCon; Speaker: Franz Narberhaus), which addresses mechanistical foundations of microbial metabolic processes on the molecular level, and the DFG Research Unit “Structure and Function of the Peroxisomal translocon” (PerTrans; Speaker: Ralf Erdmann), which wants to elucidate the mechanism of the import of folded proteins across the peroxisomal membrane.

PhD students are members of the International Graduate School of Biosciences (IGB) or the Graduate School of Chemistry and Biochemistry (GSCB), which offer an internationally recognized PhD program in protein sciences. The PhD students of the PRD are also members of the cross-faculty RUB Research School, which offers a comprehensive soft skill training for optimization of all forms of communication and professional conduct.





Protein Science in Bochum

Illustration of the different levels, on which biological processes are being studied within the PRD. The goal of this Research Department centers on bridging the gap between a detailled understanding of structure and function of single proteins in vitro as well as the rather qualitative understanding of protein interactions in protein networks in vivo, following this task both in „bottom-up“ and in „top-down“ approaches. This procedure allows firstly the identification of biomarkers for an early recognition of diseases, and secondly a directed intervention into disease-causing processes within molecular therapies.



News

MS-Patienten können auf künstliche Intelligenz hoffen


Ein großer Datenpool soll Präzisionsmedizin und personalisierte Therapie bei Multipler Sklerose ermöglichen. Künstliche Intelligenz ist in der Medizin ein Hoffnungsträger geworden. Helfen soll sie auch bei der Behandlung der Multiplen Sklerose (MS). Dazu unterstützt die Europäische Kommission im Rahmen der Innovative Health Initiative das Projekt CLAIMS – kurz für Clinical impact through AI-assisted MS care – für vier Jahre mit fast zehn Millionen Euro. Beteiligt sind 15 Partner aus neun Ländern. Zu ihnen gehört die Ruhr-Universität Bochum, vertreten durch das Institut für Neuroradiologie im St. Josef-Hospital (Chefarzt Prof. Dr. Carsten Lukas). Multiple Sklerose MS ist eine Autoimmunerkrankung des zentralen Nervensystems, von der in der EU rund 700.000 Menschen und in Deutschland nach neuen Zahlen der Deutschen Multiple-Sklerose-Gesellschaft mehr als 280.000 Menschen betroffen sind. Heilbar ist die in Schüben verlaufende Krankheit bisher nicht. Die Universitätsklinik für Neurologie im St. Josef-Hospital (Direktor Prof. Ralf Gold) zählt auf diesem Gebiet international zu den profiliertesten Kliniken.

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Progesteron könnte vor Parkinson schützen


Progesteron zeigte in einer Studie eine schützende Wirkung auf die Nervenzellen des Darms. Das macht Hoffnung auf einen Einsatz des Hormons gegen Parkinson. Zwischen den Nervenzellen des Magen-Darm-Trakts und denen im Gehirn und Rückenmark gibt eine gegenseitige Kommunikation. Sie lässt vermuten, dass das Nervensystem des Verdauungstrakts Einfluss auf Prozesse im Gehirn nehmen könnte, die zu Parkinson führen. Paula Neufeld und Lennart Stegemann, die in der Abteilung Cytologie der Medizinischen Fakultät der Ruhr-Universität Bochum promovieren, haben in den Nervenzellen des Magen-Darm-Trakts erstmals Progesteronrezeptoren nachgewiesen und gezeigt, dass Progesteron die Zellen schützt. Ihre Entdeckung eröffnet Perspektiven für die Entwicklung von neuartigen neuroprotektiven Therapieansätzen, um Erkrankungen wie Parkinson oder Alzheimer entgegenzuwirken. Die Studie ist in der Zeitschrift Cells vom 21. April 2023 veröffentlicht. Das zweite Gehirn Das Enterische Nervensystem (ENS) ist ein komplexes Netzwerk, das sich entlang des gesamten Magen-Darm-Trakts erstreckt. Es besteht aus etwa 100 Millionen Nervenzellen, steuert autonom Verdauungsprozesse und wird oft als zweites Gehirn des Menschen bezeichnet. Doch seine Funktion geht weit über die Verdauung hinaus: Neueste Forschungen haben gezeigt, dass das ENS intensiv mit dem zentralen Nervensystem (ZNS), also Gehirn und Rückenmark, kommuniziert. „Die Verbindung des ENS mit dem ZNS wird aktuell mit der Entstehung verschiedener neurologischer Erkrankungen wie Morbus Parkinson und Alzheimer, aber auch Depressionen assoziiert“, erklärt Prof. Dr. Carsten Theiß, Leiter der Abteilung Cytologie der Ruhr-Universität. Die Darm-Hirn-Achse ist dabei keine Einbahnstraße; beide Nervensysteme beeinflussen sich wechselseitig.

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Im Film: Protein Research Department stellt sich vor


Das Protein Research Department stellt sich und seine Arbeit filmisch vor.

Videoclip PRD