PhD in the field of amyloid and bio-condensate structural biology by NMR spectroscopy

10.06.2026, Wissenschaftliches Personal

Membraneless organelles (such as nucleoli, nuclear speckles, stress granules etc.) are vital for living organisms. These biomolecular condensates are formed by multi-domain proteins that are involved in multi-valent interactions. Condensate formation implies both protein-protein and protein-RNA interactions, involving prion-like low complexity regions and RNA binding domains. The delicate balance between liquid-liquid phase separation (LLPS) and amyloid fibril formation requires tight regulation. This can be achieved by chaperones, posttranslational modifications, small molecules and/or metals that affect this balance and either yield disintegration or rigidification of protein liquid droplets into β-strand rich protein fibrils. It is the aim of the PhD project to better understand the mechanisms that modulate the equilibrium between amyloid fibril and granule formation in the cell on a structural basis.

Protein systems under investigation involve stress granule (SG) associated factors, the Alzheimer’s disease Aβ peptide, the diabetes type II related human islet amyloid polypeptide (hIAPP/amylin), light chain antibody domains involved in AL-amyloidosis and serum amyloid A (SAA) involved in AA-amyloidosis. We employ solution- and MAS solid-state NMR to characterize these systems. In addition, we use low resolution biophysical methods such as fluorescence microscopy, ThT aggregation assays, CD spectroscopy, electron microscopy and dynamic light scattering (DLS).

Interested candidates should have a background in biochemistry and biophysical methods to characterize protein misfolding.

References
- Pradhan T, Sarkar R, Meighen-Berger KM, Feige MJ, Zacharias M, Reif B (2023) Mechanistic insights into the aggregation pathway of the patient-derived immunoglobulin light chain protein FOR005. Nature Comm. 14: e3755; doi: 10.1038/s41467-023-39280-0.
- Rodina N, Hornung S, Sarkar R, Suladze S, Peters C, Schmid PWN, Niu Z, Haslbeck M, Buchner J, Kapurniotu A, Reif B (2024) Modulation of Alzheimer's Disease Aβ40 Fibril Polymorphism by the Small Heat Shock Protein αB-Crystallin. J. Am. Chem. Soc. 146, 19077; doi: 10.1021/jacs.4c03504
- Suladze S, Sarkar R, Rodina N, Bokvist K, Krewinkel M, Scheps D, Nagel N, Bardiaux B, Reif B (2024) Atomic resolution structure of full- length human insulin fibrils. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 121, e2401458121; doi: 10.1073/pnas.2401458121
- Suladze S, Sustay Martinez C, Rodriguez Camargo DC, Engler J, Rodina N, Sarkar R, Zacharias M, Reif B (2024) Structural Insights into Seeding Mechanisms of hIAPP Fibril Formation. J. Am. Chem. Soc. 146, 13783; doi: 10.1021/jacs.3c14233

General Information
For further information, please see our web page: https://www.bio.nat.tum.de/ocb/home/. Our group is integrated into the Bavarian NMR Center (www.bnmrz.org) at the Technical University Munich and is associated with the Institute of Structural Biology (www.helmholtz-munich.de/en/stb) at the Helmholtz-Zentrum München (HMGU). Labs are located in the Bavarian NMR Center at Campus Garching, and are used together with the groups of Profs. Michael Sattler, Franz Hagn and Steffen Glaser. In addition to a high-end NMR facility, our group has direct access on campus to a X-ray crystallography facility, as well as to a cryo-EM platform equipped with a Selectrix X imaging filter and a modern Falcon 4i direct electron detector enabling cutting-edge single-particle analysis and in situ cryo-electron tomography. While working at BNMRZ, you participate in the scientific seminars organized by the BNMRZ, and the STB.

- - - - - -

Membranlose Organellen (wie Nukleoli, Nuclear Speckles, Stress-Granula usw.) sind für lebende Organismen essenziell. Diese biomolekularen Kondensate werden durch Proteine ​​mit mehreren Domänen gebildet, die an multivalenten Wechselwirkungen beteiligt sind. Die Kondensatbildung beruht sowohl auf Protein-Protein- als auch auf Protein-RNA-Interaktionen, an denen prionenähnliche Regionen geringer Komplexität sowie RNA-Bindungsdomänen beteiligt sind. Das empfindliche Gleichgewicht zwischen Flüssig-Flüssig-Phasentrennung (LLPS) und der Bildung von Amyloid-Fibrillen erfordert eine präzise Regulation. Dies kann durch Chaperone, posttranslationale Modifikationen, niedermolekulare Verbindungen und/oder Metalle erfolgen, die dieses Gleichgewicht beeinflussen und entweder zum Zerfall oder zur Verfestigung der flüssigen Proteintröpfchen zu β-Strang-reichen Proteinfibrillen führen. Ziel des Promotionsprojekts ist es, die Mechanismen, die das Gleichgewicht zwischen der Bildung von Amyloid-Fibrillen und Granula in der Zelle modulieren, auf struktureller Ebene besser zu verstehen.

Zu den untersuchten Proteinsystemen gehören Faktoren, die mit Stress-Granula (SG) assoziiert sind, das Aβ-Peptid (Alzheimer-Krankheit), das mit Typ-2-Diabetes assoziierte humane Insel-Amyloid-Polypeptid (hIAPP/Amylin), Antikörper-Leichtketten-Domänen (beteiligt an AL-Amyloidose) sowie Serum-Amyloid A (SAA; beteiligt an AA-Amyloidose). Zur Charakterisierung dieser Systeme setzen wir Lösungs- und MAS-Festkörper-NMR-Spektroskopie ein. Ergänzend nutzen wir biophysikalische Methoden mit geringerer Auflösung, wie Fluoreszenzmikroskopie, ThT-Aggregationsassays, CD-Spektroskopie, Elektronenmikroskopie und dynamische Lichtstreuung (DLS).

Interessierte Kandidaten sollten über Kenntnisse in der Biochemie und in biophysikalischen Methoden zur Charakterisierung von Proteinfehlfaltungen verfügen.

Referenzen
- Pradhan T, Sarkar R, Meighen-Berger KM, Feige MJ, Zacharias M, Reif B (2023) Mechanistic insights into the aggregation pathway of the patient-derived immunoglobulin light chain protein FOR005. Nature Comm. 14: e3755; doi: 10.1038/s41467-023-39280-0. - Rodina N, Hornung S, Sarkar R, Suladze S, Peters C, Schmid PWN, Niu Z, Haslbeck M, Buchner J, Kapurniotu A, Reif B (2024) Modulation of Alzheimer's Disease Aβ40 Fibril Polymorphism by the Small Heat Shock Protein αB-Crystallin. J. Am. Chem. Soc. 146, 19077; doi: 10.1021/jacs.4c03504
- Suladze S, Sarkar R, Rodina N, Bokvist K, Krewinkel M, Scheps D, Nagel N, Bardiaux B, Reif B (2024) Atomic resolution structure of full- length human insulin fibrils. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 121, e2401458121; doi: 10.1073/pnas.2401458121
- Suladze S, Sustay Martinez C, Rodriguez Camargo DC, Engler J, Rodina N, Sarkar R, Zacharias M, Reif B (2024) Structural Insights into Seeding Mechanisms of hIAPP Fibril Formation. J. Am. Chem. Soc. 146, 13783; doi: 10.1021/jacs.3c14233

Allgemeine Informationen
Weitere Informationen finden Sie auf unserer Webseite: https://www.bio.nat.tum.de/ocb/home/. Unsere Arbeitsgruppe ist in das Bavarian NMR Center (www.bnmrz.org) an der Technischen Universität München integriert und mit dem Institut für Strukturbiologie (www.helmholtz-munich.de/en/stb) am Helmholtz-Zentrum München (HMGU) assoziiert. Die Labore befinden sich im Bavarian NMR Center auf dem Campus Garching und werden gemeinsam mit den Arbeitsgruppen der Professoren Michael Sattler, Franz Hagn und Steffen Glaser genutzt. Neben einer hochmodernen NMR-Einrichtung hat unsere Gruppe auf dem Campus direkten Zugang zu einer Anlage für Röntgendiffraktometrie sowie zu einer Kryo-EM-Plattform, die mit einem Selectrix-X-Bildfilter und einem modernen Falcon-4i-Direktelektronendetektor ausgestattet ist und somit Spitzenleistungen in der Einzelpartikelanalyse und der In-situ-Kryo-Elektronentomografie ermöglicht. Während Ihrer Tätigkeit am BNMRZ nehmen Sie an den wissenschaftlichen Seminaren teil, die vom BNMRZ und dem STB organisiert werden.

Kontakt: Interested candidates send an email with a copy of your CV and certificates to Prof. Dr. Bernd Reif, email: reif@tum.de

Mehr Information

http:// https://www.bio.nat.tum.de/ocb/home/