Das ultimative Ziel dieser Forschungsgruppe (DFG FOR 5573 - GoPMF) ist es, ein umfassendes Verständnis der protonenmotorischen Kraft (PMF) als dynamischen, reaktionsfähigen und integrierten Knotenpunkt zu etablieren, der die Photosynthese prägt und ihre Anpassung an schnelle externe Veränderungen ermöglicht.
Die PMF ist ein elektrochemischer Gradient über eine Membran, der in der Regel durch die koordinierte Aktivität mehrerer Membranprotein-Komplexe erzeugt wird. Sie dient dazu, die Energieumwandlung von molekularen Identitäten und stöchiometrischen Beschränkungen zu trennen und ermöglicht so die nahtlose Integration verschiedener zellulärer Prozesse. Trotz intensiver Forschung zur PMF ist unser Verständnis ihrer regulatorischen Strategien noch unvollständig.
Aufbauend auf neuesten Entdeckungen und methodischen Fortschritten untersucht GoPMF die photosynthetische Bioenergetik im Kontext von subzellulärer Organisation und Physiologie. GoPMF nutzt Cyanobakterien und Chloroplasten als In-vivo-Modelle, um die regulatorischen Mechanismen schneller PMF-Anpassungen auf posttranslationaler und physiologischer Ebene zu erforschen. Diese Erkenntnisse ergänzt GoPMF durch mechanistische und strukturelle Analysen der molekularen Maschinerie, die für die Erzeugung und Modulation der PMF verantwortlich ist. Durch die Kombination modernster bildgebender Verfahren mit der Entwicklung von In-situ-Biosensor-Methoden zur Erfassung bioenergetischer Eigenschaften der PMF in einzelnen Zellen, Organellen und Thylakoiden erforscht GoPMF das PMF-Management in einem neuen zellbiologischen Zusammenhang.