Research

Forschungsschwerpunkte: Mitochondrien, Mechanismen der oxidativen Phosphorylierung, Struktur und Funktion von Membranproteinkomplexen, mitochondriale Erkrankungen

Ulrich Brandt ist ein deutscher Biochemiker, der zu Mitochondrien, den Kraftwerken eukaryontischer Zellen, forscht. Im Besonderen wendet er sich den funktionellen Defekten der Mitochondrien zu, die durch genetische Defekte oder im Laufe des Lebens erworben werden. Sie sind an einem breiten Spektrum von metabolischen (beispielsweise Diabetes) und degenerativen (beispielsweise Parkinson und Alzheimer) Erkrankungen, aber auch an Krebs und am biologischen Altern, ursächlich beteiligt. Ulrich Brandt und sein Team untersuchen die molekularen Mechanismen der mitochondrialen Energiewandlung. Erst mit deren Verständnis können die pathologischen Mechanismen und kausale Ansätze zu Diagnose, Prävention und Therapie mitochondrial bedingter Erkrankungen aufgeklärt werden.

Neben ihrer zentralen Funktion im aeroben Energiestoffwechsel übernehmen die Mitochondrien eukaryontischer Zellen zahlreiche weitere wichtige Funktionen. Genetische Defekte, die die Funktion mitochondrialer Proteine betreffen, sind die häufigste Ursache angeborenen Erkrankungen mit oftmals ungünstiger Prognose. Darüber hinaus ist die Akkumulation von Defekten im mitochondrialen Genom wesentlich an degenerativen Prozessen im Alter beteiligt. Im Zentrum dieser Aspekte der mitochondrialen Funktion stehen die mitochondrialen Membranproteinkomplexe der oxidativen Phosphorylierung, zu deren Struktur und Funktion grundlegende Fragen noch immer ungeklärt sind. Dies gilt vor allem für den Komplex I, dessen atomare Struktur Ulrich Brandt und sein Team bestimmt haben, und dessen molekularen Mechanismus sie untersuchen.

Zudem spielen mitochondriale Multiproteinkomplexe eine herausragende Rolle in den Mitochondrien, wie die Superkomplexe der oxidativen Phosphorylierung („Respirasomen“) und der MICOS Komplex, der für die Faltung der inneren Mitochondrienmembran von zentraler Bedeutung ist. Ulrich Brandt und sein Team haben eine massenspektrometrische Methode entwickelt, die es erlaubt mit hoher Präzision und Empfindlichkeit das nahezu vollständige Inventar an Multiproteinkomplexen – das Komplexom – im Hinblick auf Größe, Zusammensetzung und relative Menge zu charakterisieren. Dieses „Complexome Profiling“ erlaubt die umfassende Analyse von nativen Proteinnetzwerken und hat es Ulrich Brandt und seinem Team ermöglicht, den Zusammenbau des menschlichen Mitochondrienkomplexes I aus 44 verschiedenen Untereinheiten im Detail aufzuklären.

Aktuelle Arbeiten von Ulrich Brandt befassen sich mit der Ultrastruktur der Mitochondrien, die in verschiedenen Geweben sehr unterschiedlich ist. Die funktionellen Auswirkungen dieser strukturellen Verformbarkeit sind unklar. Zu den variabelsten Strukturen gehören Cristae genannte Einstülpungen der inneren mitochondrialen Membran. Ihre Form wird vom mitochondrial contact site and cristae organizing (MICOS) Komplex kontrolliert. Brandts Team analysiert die gewebsabhängige Zusammensetzung und Struktur des MICOS-Komplexes sowie die funktionellen Konsequenzen seiner Plastizität, um den Zusammenhang zwischen Cristae-Struktur und Anpassungen der mitochondrialen Physiologie aufzuklären.

Werdegang

• seit 2018 International Faculty Professor, Aging-associated Diseases, Universität zu Köln
• seit 2014 Adjunct Professor, Biochemie, Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• seit 2012 Full Professor, Mitochondrial Molecular Medicine, Radboud University Medical Center, Nimwegen, Niederlande
• 1996-2012 Universitätsprofessor, Biochemie, Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 1994-2004 Kommissarischer Direktor, Institut für Biochemie, Zentrum der Biologischen Chemie, Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 1994 Habilitation, Biochemie, Medizinische Fakultät, Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 1991-1993 Postdoktorand, Dartmouth Medical School, Hanover, USA
• 1989-1991 Wissenschaftlicher Assistent, Zentrum der Biologischen Chemie, Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 1986-1989 Promotion, Biochemie, Institut für Physikalische Biochemie, Ludwig-Maximilians-Universität, München
• 1986 Diplom, Biochemie
• 1980-1986 Studium, Biochemie, Eberhard Karls Universität, Tübingen

Funktionen

• seit 2019 Mitglied, Senatsausschuss und Bewilligungsausschuss für Sonderforschungsbereiche, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
• seit 2012 Editor-in-Chief, Biochimica Biophysica Acta (BBA)
• seit 2005 Mitglied, Kuratorium, Oswalt-Stiftung und Boris-Rajewsky-Preisstiftung, Frankfurt am Main
• 2008-2011 Senatsvertreter, Hochschulrat, Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 2009-2012 Geschäftsführender Direktor, Zentrum der Biologischen Chemie, Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 2005-2013 Executive Editor, BBA Bioenergetics
• 2005-2012 Vorsitz, Kommission zum Umgang mit wissenschaftlichem Fehlverhalten, Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 2001-2012 Mitglied, Senat, Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 1998-2012 Mitglied, Kommission zum Umgang mit wissenschaftlichem Fehlverhalten, Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 1997-2009 Stellvertretender geschäftsführender Direktor, Zentrum der Biologischen Chemie, Goethe-Universität, Frankfurt am Main.
• 1997-2012 Schriftführer, Vorstand, Gesellschaft für Biochemie und Molekularbiologie (GBM), Frankfurt am Main

Projekte

• seit 2020 Sonderforschungsbereich (SFB) 1218 „Mitochondrial regulation of cellular function“, DFG
• seit 2018 TOP-Grant, Netherlands Organisation for Health Research and Development (ZonMW), The Hague, Niederlande
• 2014-2017 Schwerpunktprogramm (SPP) 1710 „Dynamics of Thiol-based Redox Switches in Cellular Physiology“, DFG
• 2010-2012 Projekt „Robuste Proteom-Marker für das biologische Altern“, Konsortium „GerontoMitoSys“, Bundesmimisterium für Bildung und Forschung (BMBF)
• 2009-2012 Mitglied, Vorstand, SFB 815 „Redox Signaling“, DFG
• 2006-2018 Principal Investigator, Exzellenzcluster „Macromolecular Complexes“, Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 2003-2007 Leiter, Teilprojekt „Proteomics of Large Membrane Protein Assemblies“, SFB 628 „Functional Membrane Proteomics“, DFG
• 2001-2012 Stellvertretender Geschäftsführer, Centre for Membrane Proteomics, Goethe-Universität, Frankfurt am Main
• 2002-2008 Stellvertretender Sprecher, SFB 472 „Molekulare Bioenergetik“, DFG
• 1998-1999 Alzheimer Zentrum, Frankfurt am Main
• 1996-2001 Graduiertenkolleg „Proteinstrukturen, Dynamik und Funktion“, DFG
• 1995-1999 Human Frontier Science Program, Straßburg, Frankreich

Auszeichnungen

• seit 2021 Mitglied, Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• 2013 Elected Chair, Gordon Research Conference on Bioenergetics, Andover, USA
• 2010 Lars Ernster Lecture, University of Stockholm, Stockholm, Schweden
• 1998 Raiziss Lecture, University of Pennsylvania, Philadelphia, USA
• 1991-1993 Feodor-Lynen Stipendium, Alexander von Humboldt Stiftung, Bonn