Das Nachwuchsgruppen-Projekt Endolysion verfolgt einen interdisziplinären Ansatz in der Grundlagenforschung bei der Untersuchung der organellären Ionen-Homöostase im endosomalen/lysosomalen Stoffwechselweg. Innerhalb jeder menschlichen Zelle gibt es verschiedene Kompartimente, in denen bestimmte biochemische Prozesse ablaufen. Die für die jeweilige Funktion nötigen Konzentrationen unterschiedlicher Ionen werden durch ionen-transportierende Eiweiße in der umhüllenden Membran bewerkstelligt. Dabei müssen die Transportaktivitäten der Eiweiße aufeinander abgestimmt sein und sich den vorliegenden Ionenkonzentrationen anpassen.

Das Ziel des Projektes besteht darin, zu einem umfassenden Verständnis dieses komplexen Systems für bestimmte Kompartimente – die sogenannten Endosomen und Lysosomen – beizutragen. Durch das systematische Ausschalten einzelner Gene in Zellkultur soll nach Genen gesucht werden, deren Eiweiß-Produkte die Aufnahme von Calcium-Ionen in Lysosomen vermitteln. Treffer aus dieser Suche werden nachfolgend zellbiologisch und biophysikalisch untersucht. Der Einsatz von Farbstoffen zur Messung verschiedener Ionenkonzentrationen (Protonen, Chlorid-Ionen, Kationen) und anderer wichtiger Werte (elektrische Spannung) innerhalb bestimmter Kompartimente in Zellkultur oder nach Isolierung aus Zellen soll entwickelt und angewendet werden. Damit können dann Änderungen dieser Werte durch bestimmte Reagenzien und die genetische Elimination einzelner Ionen-Transporter in Zellkultur gemessen werden. Ein mathematisches Modell dieses komplexen Systems, das unterschiedliche Ionen und das Zusammenwirken verschiedener Ionen-Transporter beinhaltet, wird erstellt.

Die zu erwartenden wichtigen Einblicke in die Ionen-Homöostase und Zellbiologie des endosomalen/lysosomalen Weges sind nicht nur für die Grundlagenforschung interessant. Sie haben zusätzlich das Potential für eine hohe medizinische Relevanz, da sie zum Verständnis beigetragen werden, wie Fehlfunktionen einzelner Transporter zu zellulären Fehlfunktionen und zu verschiedenen Krankheiten beim Menschen führen können. Die gewonnen Erkenntnisse können somit insbesondere der personalisierten Medizin bei seltenen Erkrankungen zugutekommen. Darüber hinaus können die aufgestellten Modelle des subzellulären Systems bei der Entwicklung von Pharmaka und der Vorhersage ihrer Wirkung von Nutzen sein.