Professor Dr Ulrich Brandt

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.