Die Struktur und Funktion von Proteinen, Nukleinsäuren, Lipiden und Glykanen als grundlegende Bausteine des Lebens werden durch ihre chemischen Eigenschaften definiert, die wir vom Molekül bis hin zu komplexen biologischen Systemen verstehen wollen. Mittels Synthese, Genomeditierung, Protein Engineering, experimenteller Strukturuntersuchung, Molekulardynamik-Simulationen und KI-basierter Datenanalyse klären wir die Struktur-Funktions-Beziehungen von Biomolekülen auf. Von großem Interesse für uns sind hierbei insbesondere Beziehungen, welche Naturstoffbiosynthesen, die präzise Substraterkennung und katalytische Funktion von Enzymen, die Enzym-freie Replikation von Nukleinsäuren oder die Selbstorganisation von Lipiden in chemisch-definierte Kompartimente ermöglichen und welche das intra- und intermolekulare Wechselwirkungsprofil, etwa mit funktionalen Oberflächen oder in Folge von DNA- und Proteinmodifikationen, bestimmen. Auf Grundlage der entschlüsselten natürlichen Synthesestrategien und Strukturprinzipien entwickeln wir hochselektive Biokatalysatoren für die nachhaltige Synthese von Feinchemikalien und Wirkstoffen, neue medizinisch wirksame Substanzen und therapeutische Ansätze sowie bioinspirierte Funktionsmaterialien. Durch Anwendung von Next-Generation-Sequencing-basierter Epigenomik sowie Massenspektrometrie-basierter Proteomik und Metabolomik setzen wir darüber hinaus die gewonnenen Erkenntnisse über die Reaktivität der Moleküle in einen ganzheitlichen biomedizinischen Zusammenhang, um beispielsweise zelluläre Regulationssysteme basierend auf epigenetischen Veränderungen der Chromatinstruktur während Zellentwicklungs- und Krankheitsprozessen zu entschlüsseln oder den Einfluss der Metabolisierung im Magendarm-Trakt auf das allergene Potential von Lebensmittelproteinen zu verstehen. Enge Bezüge bestehen damit auch zu anderen Organisationseinheiten der Universität Stuttgart wie etwa dem Stuttgart Research Center Systems Biology (SRCSB) oder dem Exzellenzcluster SimTech.
Mit dem Schwerpunkt verbundene Institute und Arbeitsgruppen
Institut für Biochemie und Technische Biochemie
Prof. Dr. Jens Brockmeyer: Abteilung Lebensmittelchemie
Prof. Dr. Albert Jeltsch: Abteilung Biochemie
Prof. Dr. Hajo Kries: Abteilung Technische Biochemie
Prof. Dr. Jürgen Pleiss: Abteilung Technische Biochemie
PD Dr. Philipp Rathert: Abteilung für Biochemie
Jun.-Prof. Dr. Franziska Traube: Abteilung Biochemie zellulärer biomedizinischer Systeme
Institut für Materialwissenschaften
Prof. Dr. Joachim Bill: Abteilung Bioinspirierte Materialien
Institut für Organische Chemie
Prof. Dr. Sabine Laschat: Abteilung für Organische Chemie
Prof. Dr. Clemens Richert: Abteilung Biologische Chemie
Institut für Physikalische Chemie:
Jun.-Prof. Dr. Jana Eisermann: Abteilung Biophysikalische Chemie
Prof. Dr. Thomas Sottman: Abteilung Selbstorganisation auf der Nanoskala
Institut für Theoretische Chemie:
Prof. Dr. Johannes Kästner: Abteilung Computergestützte Chemie
