Am Institut werden grundlagen- und krankheitsrelevante wissenschaftliche Untersuchungen durchgeführt. Dabei lassen sich verschiedene Schwerpunkte herausstellen:

(1) Die sauerstoffabhängige Genregulation wird durch ein im Zytosol synthetisiertes Protein (Hypoxie-induzierbarer Faktor, HIF), welches in den Kern transportiert wird und dort als Transkriptionsfaktor wirkt, induziert. Bei der Regulation der Expression von HIF spielt nicht nur seine Synthese, sondern auch der Abbau, der durch die Verfügbarkeit des Sauerstoffs und posttranslationale Modifikationen moduliert wird, eine wesentliche Rolle. An Zellkulturen und anderen Alternativmodellen wird die Beziehung zwischen Sauerstoffversorgung und der Expression von HIF, sowie die Modulation durch Entzündungsreaktionen, untersucht. Dabei steht im Fokus, wie biologische Sauerstoffsensoren funktionieren und wie sie pharmakologisch und genetisch beeinflusst werden können. Ziel der Arbeiten ist es, neue Wege zur Therapie von Wundheilungsstörungen und soliden Tumoren aufzuzeigen.

(2) Die molekulare Regulation der Sauerstoffhomöostase wird wesentlich beeinflußt durch die kontrollierte Passage von Proteinen über die Zellkernmembran dar. Dies gilt insbesondere für beteiligte Transkriptionsfaktoren (wie der Hypoxie-induzierbarer Faktor HIF) und die molekularen Sauerstoffsensoren (Prolylhydroxylasen), die in den Zellkern gelangen müssen, um ihre biologische Wirkung zu entfalten. Die Transportprozesse über die Kernmembran und deren Regulation sind ein Fokus im Rahmen der Untersuchung von sauerstoffabhängiger Genregulation.

(3) Die Regulation der Organdurchblutung erfolgt über die Änderung des Gefäßdurchmessers kleiner Arteriolen. Dies steht unter der besonderen Kontrolle der Endothelzellen, die die innerste Wand der Gefäße bilden. Das Endothel moduliert die Aktivität des benachbart liegenden glatten Gefäßmuskels durch die Freisetzung verschiedener Faktoren und kontrolliert dadurch den Gefäßdurchmesser. Die Endothelfunktion wird mittels Intravitalmikroskopie in einem Skelettmuskel der Maus, am isoliert perfundierten Herz, an isolierten Gefäßen und mittels Blutdruckmessung im Versuchstier untersucht. In der Intravitalmikroskopie lassen sich die Arteriolen, welche das Gewebe versorgen und die Durchblutung kontrollieren, direkt beobachten. Es werden Gefäßdurchmesser, Blutfließgeschwindigkeit und das Membranpotential der Gefäßzellen (Endothel, glatter Muskel) gemessen. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Koordination des Gefäßverhaltens. So führen eine Reihe von vasomotorisch wirksamen Stimuli nicht nur zu einer Gefäßantwort an der Applikationsstelle, sondern auch zu Durchmesseränderungen an entfernten, stromaufwärts hiervon gelegenen Regionen. Die Ausbreitung der Gefäßreaktion entlang der Arteriole erfordert Zellverbindungen, die von den sog. Gap Junctions, bestehend aus Connexinen, gebildet werden. Ziel der Untersuchungen ist es, die Rolle endothelialer Mediatoren und der Gap Junctions bei der Regulation der Organdurchblutung zu untersuchen.

(4) In Kooperation mit dem Institut für integrative und experimentelle Genomik werden Gene, die in genomweiten Patientenstudien mit Herzinfarkt und koronarer Herzkrankheit assoziiert sind, auf ihre funktionelle Bedeutung in physiologischen und pathophysiologischen Modellen hin untersucht. Hierzu werden Blutdruckmessung am Versuchstier, Entwicklung von Atherosklerose und Plättchenaggregation in vivo an gendefizienten Mäusen untersucht.

(5) Isoliert perfundierte Nieren (Maus und Ratte) werden als Versuchmodell genutzt, um renale Wirkungen von Hormonen und Pharmaka darzustellen.