Prof. Dr. Frauke Melchior

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.