Kopf der Woche: Dr. Kathrin Breuker

Kathrin Breuker forscht als Mitglied des „Center for Molecular Biosciences Innsbruck“ (CMBI) im Rahmen des Hertha-Firnberg-Programmes am Institut für Organische Chemie der LFU Innsbruck und an der Cornell University in den USA an der Struktur, Stabilität und Dissoziation von lösungsmittelfreien Proteinen.

„Wir untersuchen Proteine in der Gasphase, wodurch die Beiträge des Lösungsmittels zur Faltung und Stabilität ganz wegfallen. Das ist deshalb wichtig, weil Proteine im Organismus sehr unterschiedlichen Umgebungen ausgesetzt sein können, und wir verstehen wollen, wie und wie stark der Einfluss externer Faktoren auf die Struktur und Stabilität der Proteine ist“, erklärt Dr. Breuker. Durch Arbeiten am Protein Cytochrom c konnte sie kürzlich zeigen, dass die Wegnahme des Lösungsmittels Wasser die regionalen Stabilitäten des Proteins im Wesentlichen auf den Kopf stellt. „Die schwächsten intramolekularen Wechselwirkungen in Lösung werden zu den stärksten in der Gasphase und umgekehrt. Das bedeutet, dass die native Proteinstruktur in der Gasphase instabil ist, und dass sich die biologisch aktive Struktur nur in Gegenwart von Wasser ausbilden kann“, so Kathrin Breuker. „In der Abwesenheit von Lösungsmittel hingegen bildet ein Protein andere stabile Strukturen aus, deren Faltungswege und thermodynamische Stabilitäten wir experimentell untersuchen."

Diese grundlegenden Arbeiten sind auch von großer Bedeutung für die Massenspektrometrie - eines der wichtigsten Verfahren zur Identifizierung und Charakterisierung von Proteinen. So führten die Erkenntnisse aus den Gasphasenstudien im Rahmen einer internationalen Kooperation zur Entwicklung einer Aktivierungsmethode, mit der auch sehr große (>200 kDa) Proteine dissoziiert werden können, um Informationen über Proteinsequenz und posttranslationale Modifikationen zu erhalten.

„Naturwissenschaftliche Forschung bedeutet für mich, mit der Natur zu sprechen. Unsere Sprache sind die Experimente, die besonders in relativ jungen Bereichen wie der biologischen Massenspektrometrie ständig weiterentwickelt werden. Um neue Erkenntnisse zu erlangen, ist man gefordert, neue experimentelle Strategien und Techniken zu entwickeln, wobei man auch ganz unerwartete Phänomene entdecken kann“, beschreibt Kathrin Breuker ihre Motivation.

Zur Person:

Dr. Kathrin Breuker wurde 1967 in Bochum in Deutschland geboren. Nach dem Studium der Physik und der Diplomarbeit am Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Westfälischen Wilhelms Universität in Münster promovierte sie im Laboratorium für Organische Chemie an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich zur Doktorin der Naturwissenschaften. Anschließend forschte Breuker als Postdoc am Department of Chemistry and Chemical Biology der Cornell University in Ithaca, NY. 2000 kam sie als Postdoc an das Institut für Organische Chemie der LFU Innsbruck, wo sie seit 2002 als unabhängige Forscherin arbeitet. Breuker's Forschung wird durch den Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) und den Tiroler Wissenschaftsfonds (TWF) finanziert.