Die dreidimensionale Architektur von Genomen bestimmt den Großteil derer Funktionen; von der Kontrolle der Genexpression bis hin zur korrekten Verteilung der Chromosomen während der mitotischen und meiotischen Zellteilung. Das übergeordnete Ziel unserer Arbeit ist die Erforschung der molekularen Maschinen, welche die Organisation eukaryotischer Chromosomen bestimmen.

Im Mittelpunkt unserer Forschung stehen zwei große Proteinkomplexe der Structural Maintenance of Chromosomes (SMC) Familie: Cohesin und Condensin. Wir haben gezeigt, dass Condensin ein molekularer Motor ist, welcher sich unter Verbrauch von Adenosintriphosphat (ATP) an der DNA Doppelhelix entlangbewegt und diese hierbei in große Schleifen faltet. Diese Aktivität stellt vermutlich das Grundprinzip der Strukturierung von Chromatinsträngen zu mitotischen Chromosomen dar.

Unsere Forschungsgruppe kombiniert aktuellste Methoden der Biochemie, der molekularen Zellbiologie, der Biophysik und der Strukturbiologie in einem interdisziplinären Ansatz, um die Funktionsweise von SMC Proteinkomplexen auf der atomaren bis hin zur zellulären Ebene zu verstehen. Durch eine Kombination von Röntgenstrukturanalyse und Cryo-Elektronenmikroskopie haben wir die Struktur des gesamten Condensin Komplexes zu unterschiedlichen Zeitpunkten seines ATPase-Zyklus mit nahezu atomarer Auflösung bestimmt. Einzelmolekül-Mikroskopie und biochemische Techniken haben es uns erlaubt, die Bahn der DNA Doppelhelix durch den Condensin Komplex zu kartographieren und hierdurch ein Modell zu erhalten, welches erklärt, wie Condensin mit einzigartig großen Schritten in einer vorgegebenen Richtung an der DNA entlangwandern  kann und hierbei nur ein Minimum an Energie verbraucht.

Wir testen derzeit unser Modell in gereinigten Rekonstitutions-Systemen, in Zellkultur und in Modellorganismen. Die Erforschung  der Funktion von SMC Komplexen wird grundlegende Einblicke bieten, wie SMC Komplexe alle Aspekte der Genombiologie kontrollieren und wie deren Funktion in verschiedenen menschlichen Konditionen beeinflusst wird.