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Wahljahr: | 2018 |
Sektion: | Physik |
Stadt: | Zürich |
Land: | Schweiz |
Forschungsschwerpunkte: Nanotechnologie, Biophysik, Bioengineering, Mechanobiologie
Viola Vogel forscht im Bereich Biophysik und Nanotechnologie und ist Pionierin der Mechanobiologie. Mit Nanotechnologie-Werkzeugen entdeckte sie verschiedenste Mechanismen, wie molekulare Bindungsstellen ein und aus geschaltet werden können, wenn Proteine mechanisch gestreckt werden, und so als Mechano-Chemische Schalter von der Natur genutzt werden. Dies hat fundamental wichtige Konsequenzen in der Mikro- und Zellbiologie, als auch in der Medizin, wie systematisch von ihr demonstriert wurde.
Viola Vogel entschlüsselt, wie Zellen mechanische Kräfte nutzen, um die physikalischen Eigenschaften ihrer natürlichen Umgebung oder die von synthetischen Materialien zu ertasten. Sie entdeckte, dass zellgenerierte Kräfte ausreichen, um Proteine zu strecken und teilweise zu entfalten. Sie erarbeitete weitreichende experimentelle und computergestützte Mechanismen, um zu beschreiben, wie das Strecken von Proteinen ihre Struktur und so auch ihre Funktionen schalten kann (mechano-chemical switches). Hierbei nutzen Zellen das Ziehen an Proteinen, um mechanische Signale in biochemische Signale umzuwandeln, welche dann ihre Genexpression verändern können.
Vogels Team entdeckte auch Protein-Liganden-Bindungen, die durch Zugkräfte mechanisch verstärkt werden. Diese Bindungen werden heute „catch bonds“ genannt. Jüngst hat sie einen bakteriellen Nanokleber zu einer Nanosonde weiterentwickelt, mit der erstmals die Zugspannung von einzelnen Gewebefasern in Gewebeschnitten oder im lebenden Tier ausgelesen werden kann. Ihre Forschung trägt dazu bei, wichtige Grundlagen von Gewebewachstum und Heilungsprozessen besser zu verstehen. Abnorme zellgenerierte Kräfte stimulieren auch das Krebswachstum und greifen in viele physiologische Vorgänge ein. Ihre Forschung ist relevant für viele medizinische Anwendungen, von Stammzellen zur Rolle der Makrophagen, von Gewebewachstum und Alterung zu entzündlichen Erkrankungen und Fragen der Regeneration, sowie für neuartige Krebsdiagnostik und Therapien.
In Zusammenarbeit mit Medizinern evaluiert sie nun das Potential ihrer Erkenntnisse und Technologien für klinische Anwendungen. Ein weiteres Forschungsziel von Viola Vogel fokussiert auf die Entwicklung von Nanorobotern auf Basis von biologischen Motoren. Mit in Zellen vorkommenden biologischen Nanomotoren (Kinesine) hat sie komplexe Transportmaschinen (Nano-Shuttles) konstruiert, die von „biologischem Treibstoff“ angetrieben werden.
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