Chemische Biologie mikrobieller Interaktionen (Nachwuchsgruppe der Profillinie LIFE) Dr. Markus Lakemeyer Forschungsschwerpunkte • Organische Synthese kovalenter Inhibitoren und chemischer Sonden • Protein-Massenspektrometrie (Proteomik) • Funktionelle Charakterisierung mikrobieller Interaktionen Mikroorganismen stehen in allen Ökosystemen – auch im menschlichen Mikrobiom – in ständiger Wechselwirkung. Während Naturstoffe wie Sekundärmetaboliten als zentrale Mediatoren mikrobieller Interaktionen anerkannt sind, bleibt die regulatorische Rolle extrazellulärer Enzyme bisher kaum erforscht. Die Nachwuchsgruppe Lakemeyer nutzt Methoden der chemischen Biologie, um die molekularen Mechanismen enzymvermittelter Interaktionen zu entschlüsseln. Dafür kombinieren wir organische Synthese, Proteinbiochemie, Mikrobiologie und Massenspektrometrie. Ein Schwerpunkt unserer Forschung liegt auf der Entwicklung niedermolekularer Inhibitoren und chemischer Sonden, die nukleophile Aminosäurereste in aktiven Zentren von Enzymen kovalent modifizieren. In Kombination mit zielgerichteten chemoproteomischen Methoden erlauben uns diese Werkzeuge, enzymatische Prozesse in mikrobiellen Systemen gezielt zu identifizieren, zu quantifizieren und zu modulieren. Forschungsprofil Ein besonderer Fokus liegt auf der Charakterisierung bakterieller Proteasen, die von humanen Darmbakterien sekretiert werden und die menschliche Gesundheit beeinflussen. In ersten Arbeiten konnten wir zusammen mit unseren Kooperationspartnern Enzyme identifizieren, die durch Aktivierung eines humanen Rezeptors Entzündungsreaktionen im Darm auslösen. Mithilfe proteinbiochemischer Methoden analysieren wir diese bislang uncharakterisierten Enzyme, um ihre funktionelle Rolle weiter aufzuklären. Darüber hinaus untersuchen wir im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB1127 „ChemBioSys“ bakterielle Enzyme, die Naturstoffe metabolisch prozessieren und dadurch mikrobielle Wechselwirkungen modulieren. [1] Lakemeyer M., et al. (2025): Identification of a secreted protease from Bacteroides fragilis that induces intestinal pain and inflammation by cleavage of PAR2. BioRxiv, doi.org/10.11101/2025.01.15633241. [2] Seidel J., Lakemeyer M. (2024): Funktionelle Charakterisierung der Darmflora und ihrer hydrolytisch aktiven Enzyme – Trendbericht Biochemie. Nachrichten aus der Chemie, doi.org/10.1002/ nadc.20244143493. Abb. 1. Sekretierte Proteine, insbesondere hydrolytisch aktive Enzyme, modulieren die Interaktion des Produzenten zur mikrobiellen Gemeinschaft und dem menschlichen Wirt. Bild aus Ref. [2] FORSCHUNG — 101
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