Arbeitsgruppe Heike Rampelt
Forschung
Funktionelle Organisation der inneren Mitochondrienmembran
Wir untersuchen die Funktionen und die Kooperation von Proteinen und Phospholipiden, die für die komplexe Architektur, die funktionelle Asymmetrie und die Dynamik der inneren Mitochondrienmembran verantwortlich sind.
Im Gegensatz zur glatten äußeren Mitochondrienmembran weist die innere Membran eine komplizierte, charakteristische Morphologie auf, welche die oxidative Phosphorylierung optimal unterstützt. Die innere Membran besteht aus zwei Subdomänen, die topologisch und funktionell unterschiedlich sind: Die flache innere Grenzmembran beherbergt die Proteinimportmaschinerie, während die Cristae, tubuläre oder flache Membraneinstülpungen, die Komplexe der Atmungskette beherbergen. Diese beiden Subdomänen sind durch eine schmale, halsartige Struktur mit starker lokaler Membrankrümmung, die Crista Junction, verbunden, welche eine Diffusionsbarriere zwischen den spezialisierten Membrankompartimenten darstellt. Ein konservierter Innenmembran-Proteinkomplex, das mitochondriale Contact Site and Cristae Organizing System (MICOS), ist für die Aufrechterhaltung der Crista Junctions erforderlich und bewirkt direkt eine negative Membrankrümmung an der Crista Junction. In den letzten Jahren hat sich MICOS als zentraler Knotenpunkt in einem Interaktionsnetzwerk herausgestellt, das so unterschiedliche Funktionen wie die Proteinbiogenese, die Assemblierung der Atmungskette, die Modifikation und den Transport von Phospholipiden, die mitochondriale Dynamik und die Vererbung von Nukleoiden umfasst.
Neben MICOS beeinflussen mehrere andere Proteine sowie die Phospholipide Cardiolipin und Phosphatidylethanolamin die Morphologie und Dynamik der Innenmembran. Wir untersuchen die Wechselwirkungen zwischen MICOS und weiteren Determinanten der Cristae-Morphologie, zum Beispiel die Kommunikation zwischen MICOS und der F1Fo-ATP-Synthase: Im Hinblick auf die Cristae-Biogenese spielt die F1Fo-ATP-Synthase eine Rolle, welche die von MICOS komplementiert: Sie sorgt für eine positive Membrankrümmung, indem sie gewinkelte Dimerreihen bildet, die an den Rändern und Spitzen der Cristae lokalisiert sind. Folglich sind sowohl MICOS als auch die F1Fo-ATP-Synthase für den Aufbau der nativen Cristae-Architektur erforderlich. Wir haben entdeckt, dass die MICOS-Kernkomponente Mic10 mit der dimeren F1Fo-ATP-Synthase interagiert, was darauf hindeutet, dass die beiden Komplexe ihre Aktivitäten koordinieren könnten. Dieser Befund ist besonders spannend, da die Mechanismen der Cristae-Biogenese praktisch unbekannt sind.
Team
| Name | Tel.: +49 (0) 761 203 | |
|---|---|---|
| Dr. Heike Rampelt | -5245 | heike.rampelt(at)biochemie.uni-freiburg.de |
| Dr. Kuo Song | -5254 | kuo.song(at)biochemie.uni-freiburg.de |
| Patrick Horten | -5237 | patrick.horten(at)biochemie.uni-freiburg.de |
| Inge Perschil | -97475 | inge.perschil(at)biochemie.uni-freiburg.de |
Offene Stellen
Wir suchen neugierige, motivierte Studierende für eine Master- oder Bachelorarbeit oder ein Praktikum. Bitte senden Sie Ihre Bewerbung an: heike.rampelt(at)biochemie.uni-freiburg.de
CV Heike Rampelt
| Gruppenleiterin, Institut für Biochemie und Molekularbiologie, Universität Freiburg | |
| 2013 ‑ 2017 | Postdoc im Labor von Nikolaus Pfanner, Institut für Biochemie und Molekularbiologie, Universität Freiburg; gefördert durch ein Postdoc-Stipendium der Peter und Traudl Engelhorn Stiftung |
| 2012 | Postdoc im Labor von Bernd Bukau, ZMBH, Universität Heidelberg |
| 2011 | Dr. rer. nat. summa cum laude |
| 2006 ‑ 2011 | Doktorarbeit im Labor von Bernd Bukau, ZMBH, Universität Heidelberg, über das Zusammenspiel von Hsp110 und Hsp70 Chaperonen; gefördert durch ein Promotionsstipendium des Boehringer Ingelheim Fonds |
| 2005 | Diplomarbeit im Labor von Volker Lipka, Universität Tübingen, über pathogen-induzierten polarisierten Vesikeltransport in A. thaliana |
| Studium der Biochemie an der Universität Tübingen; Auslandsstudienjahr an der University of Toronto, Kanada, gefördert durch ein DAAD-Stipendium |
Förderung
Die Rampelt-Arbeitsgruppe erhält Forschungsförderung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Research Unit FOR 2848: Nanoscale Architecture and Heterogeney of the Mitochondrial Inner Membrane.
Publikationen
Zerbes RM, Colina-Tenorio L, Bohnert M, von der Malsburg K, Peikert CD, Mehnert CS, Perschil I, Klar RFU, de Boer R, Kram A, van der Klei I, Oeljeklaus S, Warscheid B, Rampelt H, van der Laan M (2025) Coordination of cytochrome bc1 complex assembly at MICOS. EMBO Rep 26, 353-384.
Jia Y, Wang S, Urban S, Müller JM, Sum M, Wang Q, Bauer H, Schulte U, Rampelt H, Pfanner N, Schüle KM, Imhof A, Forné I, Berlin C, Sigle A, Gratzke C, Greschik H, Metzger E, Schüle R (2025) Mitochondrial KMT9 methylates DLAT to control pyruvate dehydrogenase activity and prostate cancer growth. Nat Commun 16, 1191.
Song K, Rampelt H (2024) Isolation of yeast mitochondria by differential centrifugation. Methods Enzymol 706, 3-18.
Horten P, Song K, Garlich J, Hardt R, Colina-Tenorio L, Horvath SE, Schulte U, Fakler B, van der Laan M, Becker T, Stuart RA, Pfanner N, Rampelt H (2024) Identification of MIMAS, a multifunctional mega-assembly integrating metabolic and respiratory biogenesis factors of mitochondria. Cell Rep 43, 113772.
Horten P, Rampelt H (2024) Roles of the F1Fo-ATP synthase and MICOS in mitochondrial membrane organization. In A Reichert (Ed.), The dynamic nature of mitochondria (pp. 3-23). CRC Press.
Schulte U, den Brave F, Haupt A, Gupta A, Song J, et al. (2023) Mitochondrial complexome reveals quality-control pathways of protein import. Nature 614; 153-159.
Rampelt H, Wollweber F, Licheva M, de Boer R, Perschil I, Steidle L, Becker T, Bohnert M, van der Klei I, Kraft C, van der Laan M, Pfanner N. (2022) Dual role of Mic10 in mitochondrial cristae organization and ATP synthase-linked metabolic adaptation and respiratory growth. Cell Rep. 38, 110290.
Rampelt H, Pfanner, N. (2021) Morpholinos meet mitochondria: Targeting organellar gene expression. Cell 184: 5693-5695.
Horten P, Colina-Tenorio L, Rampelt H. (2020) Biogenesis of mitochondrial metabolite carriers. Biomolecules 10: 1008.
Colina-Tenorio L, Horten P, Pfanner N, Rampelt H. (2020) Shaping the mitochondrial inner membrane in health and disease. J. Intern. Med. 287: 645-664.
Rampelt H, Sucec I, Bersch B, Horten P, Perschil I, Martinou JC, van der Laan M, Wiedemann N, Schanda P, Pfanner N. (2020) The mitochondrial carrier pathway transports non-canonical substrates with an odd number of transmembrane segments. BMC Biol. 18: 2.
Rampelt H, Wollweber F, Gerke C, de Boer R, van der Klei IJ, Bohnert M, Pfanner N, van der Laan M (2018) Assembly of the mitochondrial cristae organizer Mic10 is regulated by Mic26-Mic27 antagonism and cardiolipin. J. Mol. Biol. 430: 1883-1890.
Rampelt H, van der Laan M (2017) The yin and yang of mitochondrial architecture – interplay of MICOS and F1Fo-ATP synthase in cristae formation. Microb. Cell 4: 236-239.
Ellenrieder L, Rampelt H, Becker T (2017) Connection of protein transport and organelle contact sites in mitochondria. J. Mol. Biol. 429: 2148-2160.
Hessenberger M, Zerbes RM, Rampelt H, Kunz S, Xavier AH, Purfürst B, Lilie H, Pfanner N, van der Laan M, Daumke O (2017) Regulated membrane remodeling by Mic60 controls formation of mitochondrial crista junctions. Nat. Commun. 8: 15258.
Rampelt H, Bohnert M, Zerbes RM, Horvath SE, Warscheid B, Pfanner N, van der Laan M (2017) Mic10, a core subunit of the mitochondrial contact site and cristae organizing system, interacts with the dimeric F1Fo-ATP synthase. J. Mol. Biol. 429: 1162-1170.
Rampelt H, Zerbes RM, van der Laan M, Pfanner N (2017) Role of the mitochondrial contact site and cristae organizing system in membrane architecture and dynamics. Biochim. Biophys. Acta 1864: 737-746.
Rampelt H, Pfanner N (2016) Coordination of two genomes by mitochondrial translational plasticity. Cell 167: 308-310.
Bohnert M, Zerbes RM, Davies KM, Mühleip AW, Rampelt H, Horvath SE, Boenke T, Kram A, Perschil I, Veenhuis M, Kühlbrandt W, van der Klei IJ, Pfanner N, van der Laan M (2015) Central role of Mic10 in the mitochondrial contact site and cristae organizing system. Cell Metab. 21: 745-755.
Rampelt H, van der Laan M (2015) Metabolic remodeling: a pyruvate transport affair. EMBO J. 34: 835-837.
Horvath SE, Rampelt H, Oeljeklaus S, Warscheid B, van der Laan M, Pfanner N (2015) Role of membrane contact sites in protein import into mitochondria. Protein Sci. 24: 277-297.
Mehnert CS, Rampelt H, Gebert M, Oeljeklaus S, Schrempp SG, Kochbeck L, Guiard B, Warscheid B, van der Laan M (2014) The mitochondrial ADP/ATP carrier associates with the inner membrane presequence translocase in a stoichiometric manner. J. Biol. Chem. 289: 27352-27362.
Rampelt H, Kirstein-Miles J, Nillegoda NB, Chi K, Scholz SR, Morimoto RI,Bukau B (2012) Metazoan Hsp70 machines use Hsp110 to power protein disaggregation. EMBO J. 31: 4221-4235.
Rampelt H, Mayer MP, Bukau B (2011) Nucleotide Exchange Factors for Hsp70 Chaperones. Methods Mol. Biol. 787: 83-91.
Andréasson C, Rampelt H, Fiaux J, Druffel-Augustin S, Bukau B (2010) The endoplasmic reticulum Grp170 acts as a nucleotide exchange factor of Hsp70 via a mechanism similar to that of the cytosolic Hsp110. J. Biol. Chem.285: 12445-12453.
Andréasson C, Fiaux J, Rampelt H, Druffel-Augustin S, Bukau B (2008) Insights into the structural dynamics of the Hsp110-Hsp70 interaction reveal the mechanism for nucleotide exchange activity. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A105: 16519-16524.
Andréasson C, Fiaux J, Rampelt H, Mayer MP, Bukau B (2008) Hsp110 is a Nucleotide-activated Exchange Factor for Hsp70. J. Biol. Chem. 283: 8877-8884.
Sadlish H, Rampelt H, Shorter J, Wegrzyn RD, Andréasson C, Lindquist S, Bukau B (2008) Hsp110 chaperones regulate prion formation and propagation in S. cerevisiae by two discrete activities. PLoS ONE 3: e1763 (2008). doi:10.1371/journal.pone.0001763.
Kwon C, Neu C, Pajonk S, Yun HS, Lipka U, Humphry M, Bau S, Straus M, Kwaaitaal M, Rampelt H, El Kasmi F, Jürgens G, Parker J, Panstruga R, Lipka V, Schulze-Lefert P (2008) Co-option of a default secretory pathway for plant immune responses. Nature 451: 835-840.