Research

Forschungsschwerpunkte: Mechanismus, Funktion und Regulation der reversiblen Verknüpfung intrazellulärer Proteine mit SUMO (Small ubiquitin-related Modifier) in Säugerzellen, Transport von Proteinen in den Zellkern, Ran-GTPase-Zyklus

Frauke Melchior ist Molekularbiologin. Sie erforscht vor allem die Steuerung zellulärer Prozesse durch enzymatische Verknüpfung von Proteinen mit SUMO („small ubiquitin-related modifier“). SUMO wird von Enzymen an Zielproteine gekoppelt und auch wieder gespalten und steuert so viele Prozesse in eukaryotischen Zellen. Den Prozess der SUMOylierung hat sie während ihrer Arbeiten zum Transport von Makromolekülen durch den Porenkomplex der Kernmembran entdeckt.

Der Kernporenkomplex (nuclear pore complex, NPC) ist ein Kanalkomplex in der Kernhülle eukaryotischer Zellen (Zellen mit Zellkern). Diese Kernhülle besteht aus einer Doppelmembran. Kernporen gehen durch beide Membranen hindurch und ermöglichen den intrazellulären Austausch von Proteinen und RNA zwischen dem Zellkern und dem Zytoplasma. Grundlage für Frauke Melchiors heutige Forschung waren ihre Arbeiten zum Transport von Proteinen in den Zellkern. In der Arbeitsgruppe von Dr. Larry Gerace konnte sie erstmals zeigen, dass die „Ran GTPase“ für diesen Prozess benötigt wird. Ran wird durch das Protein „RanGAP“ reguliert. Melchior entdeckte, dass RanGAP in Zellen und in Zellextrakten in eine andere Form umgewandelt werden kann. Diese andere Form entsteht durch Verknüpfung mit einem bis dato unbekannten kleinen Protein, das von Enzymen in Anwesenheit von Adenosintriphosphat (ATP) an RanGAP geknüpft wird. Dieses kleine Protein nannte sie SUMO („small ubiquitin-related modifier“).

SUMO modifiziert Hunderte von Proteinen und löst die unterschiedlichsten Reaktionen aus: Bei manchen Proteinen werden Bindungsstellen blockiert, andere gehen neue Bindungen ein, wieder andere verändern durch die Verbindung mit SUMO ihre Form. Schnelle Veränderung von Proteineigenschaften durch SUMO trägt wesentlich zu zellulären Antworten auf interne oder externe Signale bei. Beispielsweise kann die Transkription verändert oder ein DNA-Schaden erkannt und repariert werden. Vermutlich spielt die SUMOylierung auch bei etlichen Krankheitsprozessen eine Rolle, etwa bei Parkinson und Diabetes. Durch die Vielzahl der Interaktionen und Reaktionen ist aus Frauke Melchiors Entdeckung inzwischen ein eigenständiges Forschungsfeld „SUMO“ geworden.

Werdegang

• seit 2023 Rektorin, Universität Heidelberg
• 2021-2023 Mitglied, Vorstand, Wissenschaftlicher Geschäftsbereich III, Forschungszentrum Jülich
• seit 2008 Professorin für molekulare Biologie, Zentrum für Molekulare Biologie, Universität Heidelberg (ab 2021 beurlaubt)
• 2004-2008 Professorin für Biochemie, Zentrum Biochemie und Molekulare Zellbiologie, Georg-August-Universität Göttingen
• 1998-2004 Gruppenleiterin, Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried und Genzentrum LMU München (bis 1999)
• 1992-1998 Postdoktorandin, Scripps Research Institute, La Jolla, USA
• 1990-1992 Postdoktorandin, Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen
• 1990 Promotion, Philipps-Universität Marburg
• 1981-1987 Studium der Chemie, Philipps-Universität Marburg sowie University of Bristol, Bristol, UK

Funktionen

• seit 2023 Herausgeberin, RUPERTO CAROLA, Universität Heidelberg
• 2016-2018 Dekanin, Fakultät für Biowissenschaften, Universität Heidelberg
• 2012-2015 Mitglied, Wissenschaftlicher Beirat, Max-Delbrück-Centrum (MDC) für Molekulare Medizin Berlin
• seit 2015 Mitglied, Beirat, Chica and Heinz Schaller Foundation, Heidelberg    
• 2012-2019 Mitglied, Lenkungsausschuss, Exzellenzcluster „CellNetworks“, Heidelberg
• 2012-2016 Mitglied, Senat, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
• 2010-2015 Prodekanin, Fakultät für Biowissenschaften, Universität Heidelberg
• seit 2009 Mitglied, Fakultät, Hartmut Hoffmann-Berling Internationale Graduiertenschule für Molekular- und Zellbiologie Heidelberg (HBIGS)
• 2009-2016 Mitglied, Direktorium, DKFZ-ZMBH-Allianz, Heidelberg
• 2008-2013 Mitglied, Senat und Bewilligungsausschuss „Graduiertenkolleg“, DFG
• 2007-2010 Auswahlausschuss „Postdoc-Stipendien“, Alexander von Humboldt-Stiftung, Berlin
• 2005-2012 Mitglied, Wissenschaftlicher Beirat, Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP), Berlin

Projekte

• seit 2016 Leiterin, Teilprojekt „Analyse eines ‚SUMO Schalters‘ in EGF Rezeptor-abhängiger Signaltransduktion“, Transregio (TRR) 186, DFG
• 2012-2020 Leiterin, Teilprojekt „SUMOylierung in der Antwort auf oxidativen Stress“, Sonderforschungsbereiche (SFB) 1036, DFG
• 2012-2015 Leiterin, Teilprojekt „Sumoylierung von Kerntransportrezeptoren“, SFB 638, DFG
• 2008-2015 Leiterin, Teilprojekt „Mechanism and function of protein modification with mixed SUMO1-Ubiquitin chains“, Schwerpunktprogramm (SPP) 1365, DFG
• 2005-2008 Sprecherin, SFB 523 „Protein- und Membrantransport zwischen zellulären Kompartimenten“, DFG
• 2004-2008 Leiterin, Teilprojekt „Funktionelle Analyse des RanGAP1*SUMO-1 / RanBP2 Komplexes“, SFB 523, DFG

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

• 2018 FEBS | EMBO Women in Science Award, Federation of European Biochemical Societies (FEBS)
• seit 2014 Mitglied, Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• seit 2008 Mitglied, European Molecular Biology Organization (EMBO)
• 2005 Binder Innovationspreis, Deutsche Gesellschaft für Zellbiologie
• 1999 BioFuture-Preis für junge Forscher, Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
• 1992 Postdoc-Stipendium, DFG
• 1995 Senior Postdoctoral Fellowship, American Cancer Society, USA
• 1984 Untergraduiertenstipendium, Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD)