Matthias Elgeti hat in seiner wissenschaftlichen Karriere schon einiges erlebt, sogar mit Nobelpreisträgern zusammengearbeitet. Die erste Herausforderung an seinem neuen Arbeitsplatz, der Medizinischen Fakultät, war allerdings eine sehr spezielle: Wie kommt das neue Messgerät, ein EPR-Spektrometer, in das Labor im Keller seiner neuen Arbeitsstätte? Mit 1,7 Tonnen Gewicht war der Magnet, das Herzstück des Messgeräts, einfach zu schwer für den Fahrstuhl. Aber Wissenschaftler sind bekannt dafür, auch auf knifflige Fragen eine Antwort zu finden. So wurde die Maximallast des Aufzugs kurzfristig mit einer Spezialkonstruktion erhöht.
EPR steht für Electron Parmagnetic Resonance, und ein EPR-Spektrometer erlaubt die genaue Untersuchung der Wechselwirkung von Mikrowellen-Strahlung mit ungepaarten Elektronen. Da ungepaarte Elektronen in der Natur nicht allzu häufig vorkommen, benutzt Dr. Elgeti solche Elektronen als künstliche Sonden, um so Proteine mit EPR ganz genau zu untersuchen. Inzwischen steht das EPR-Spektrometer an seinem Platz und Dr. Elgeti hat bereits mit seiner Arbeit begonnen.
„EPR ist eine riesige Werkzeugkiste mit ganz vielen unterschiedlichen Anwendungen. Wir benutzen die Methoden zur Untersuchung von Aufbau und Dynamik der Proteine. Insbesondere interessieren wir uns dafür, wie Medikamente mit Proteinen interagieren und so ihre Wirkung entfalten“, erklärt Elgeti. Fragen, die den Wissenschaftler interessieren, sind: Wie funktionieren Proteine an sich, wie verändern sie ihre Form und wie kann man sie mit Medikamenten steuern? Er hofft so zur Entwicklung neuer, verbesserter Medikamente beizutragen, die weniger Nebenwirkungen verursachen.
Rezeptoren, die wichtige Funktionen im Körper steuern
In seiner neuen Forschungsgruppe am Institut für Wirkstoffentwicklung, unter Leitung von Humboldt-Professor Dr. Jens Meiler, untersucht er unter anderem die sogenannten Y-Rezeptoren, die wichtige Funktionen im Körper steuern. Zum Beispiel das Hungergefühl, den Tag/Nacht-Rhythmus, aber auch Angst. „Wir versuchen, die vier Rezeptoren der Y-Familie und ihre Unterschiede genau zu verstehen, damit wir Medikamente entwickeln können, die nur die gewünschten Effekte hervorrufen, aber keine Nebenwirkungen haben.“ Zu seiner Rolle am Standort erklärt Dr. Elgeti: „Ich sehe Grundlagenforschung als essenziellen Teil einer Medizinischen Fakultät. Medizin fängt beim Verständnis der elementaren Reaktionen im Körper an und dies ermöglicht eine rationale, erfolgreiche Behandlung von Patientinnen und Patienten. Eine fundierte Ausbildung der Wissenschaftler und Mediziner von morgen benötigt auch Leute mit großen Magneten im Keller, die die Bewegung von Proteinen untersuchen.“
Kürzlich hat der Biophysiker in Kooperation mit der Forschungsgruppe des Nobelpreiträgers Brian Kobilka (Stanford University) ein Preprint veröffentlicht, in dem es um einen der Opioid Rezeptoren geht, der unter anderem die Schmerzempfindung reguliert. Medikamente, die auf diesen Rezeptor wirken, haben teils heftige Nebenwirkungen und machen leicht abhängig. Jeden Tag sterben Tausende von Menschen an der Überdosierung von Opioiden wie Fentanyl. Die Forschenden haben sich also die molekularen Ursachen dieser mächtigen Wirkstoffe angeschaut.
Weiterbildung zur EPR-Technologie
Im Seminar „Integration von experimentellen Daten mit künstlicher Intelligenz zur Untersuchung von Membranproteinen“ vom 5. bis 9. Juni 2023 werden die Grundlagen für die EPR-Technologie für Doktoranden, Postdocs und interessierte Studierende der Universität Leipzig vermittelt. Neben den theoretischen Grundlagen zur Untersuchung von Membranstrukturen mittels NMR und EPR wird der Bogen zur integrativen KI-vermittelten Analyse, einer innovativen Vorgehensweise, geschlagen. An der Veranstaltung sind die Vanderbilt-Professoren Prof. Dr. Hassane Mchaourab, der als Mercator-Professor im SFB1423 engagiert ist, und Prof. Dr. Erkan Karakas sowie Prof. Dr. Jens Meiler und Dr. Matthias Elgeti von der Universität Leipzig beteiligt.
Initiiert wurde die Lehrveranstaltung von Prof. Dr. Jens Meiler und Prof. Dr. Annette Beck-Sickinger, welche seit 2006 die Partnerschaft zwischen der Universität Leipzig und der Vanderbilt University, Nashville/ USA, koordinieren. „Die Zusammenarbeit mit der Vanderbilt University verbindet in hervorragender Weise Spitzenforschung mit internationaler Ausbildung von Studierenden, Promovenden sowie wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern", betont Beck-Sickinger. „Diese Partnerschaft ist zudem ein wichtiger Eckpfeiler für den wissenschaftlichen Austausch und die Nachwuchsförderung des DFG/Sonderforschungsbereiches 1423“, so die SFB-Sprecherin.
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