Portrait Lichtenthaler

Prof. Dr. Stefan Lichtenthaler

Gruppenleiter
Stefan Lichtenthaler hat den Lehrstuhl für Neuroproteomik an der Technischen Universität München

Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)
Feodor-Lynen-Straße 17
81377 München

stefan.lichtenthaler@dzne.de
+49 (0) 89 / 4400-46426 (Sekretariat)
+49 (0) 89 / 4400-46425 (Büro)
+49 (0) 89 / 4400-46429

Curriculum Vitae

Stefan Lichtenthaler studierte Chemie an den Universitäten Karlsruhe, Montpellier (Frankreich) und Heidelberg. Anschließend promovierte er am Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg. Nach einem Postdoc-Aufenthalt an der Harvard-Universität (USA) wurde er Nachwuchsgruppenleiter an der LMU und dort für das Fach Biochemie habilitiert. Im Jahr 2009 wurde er Abteilungsleiter am neu gegründeten Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE). Seit 2012 hat er den Lehrstuhl für Neuroproteomik an der Technischen Universität München (TUM) und dem DZNE.

Auszeichnungen: 

Gruppenmitglieder

Name Telefon Fax
Anke Möller, Teamassistenz +49 (0)89/4400-46426 +49 (0)89/4400-46429
Katrin Moschke, Technische Assistentin +49 (0)89/4400-46443 +49 (0)89/4400-46429
Weitere Gruppenmitglieder (Uni/Drittmittel finanziert)
Anna Berghofer, Technische Assistentin +49 (0)89/4400-46441 +49 (0)89/4400-46429
Tobias Brummer, Doktorand +49 (0)89/4400-46441 +49 (0)89/4400-46429
Julia Herber, Doktorandin +49 (0)89/4400-46442 +49 (0)89/4400-46429
Dr. Hung-En Hsia, Postdoc +49 (0)89/4400-46437 +49 (0)89/4400-46429
Jakob Klotz, Doktorand
Stephan Müller, Wissenschaftlicher Mitarbeiter +49 (0)89/4400-46437 +49 (0)89/4400-46429
Jasenka Njavro, Doktorandin +49 (0)89/4400-46442 +49 (0)89/4400-46429
Martina Pigoni, Doktorandin +49 (0)89/4400-46442 +49 (0)89/4400-46429
Dr. Simone Scilabra, Postdoc +49 (0)89/4400-46436 +49 (0)89/4400-46429
Johanna Tüshaus, Doktorandin +49 (0)89/4400-46442 +49 (0)89/4400-46429
Merav Shmueli, Postdoc +49 (0)89/4400-46436 +49 (0)89/4400-46429
Gökhan Güner, Doktorand +49 (0)89/4400-46441 +49 (0)89/4400-46429
Andree Schmidt, Doktorand +49 (0)89/4400-46441 +49 (0)89/4400-46429
Lennart Eisenblätter, Studentische Hilfskraft
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Ausgewählte Publikationen

Selected review articles and commentaries

The alpha secretase ADAM10: A metalloprotease with multiple functions in the brain.

Saftig P, Lichtenthaler SF (2015). Prog Neurobiol 135, 1-20. 

iRhoms in the brain – a new frontier?

Lichtenthaler SF, O’Hara BF, Blobel CP (2015). Cell Cycle 14, 3003-3004. 

Function, therapeutic potential and cell biology of BACE proteases: current status and future prospects.

Vassar R, Kuhn PH, Haass C, Kennedy ME, Rajendran L, Wong PC, Lichtenthaler SF (2014). J Neurochem 130, 4-28.  

iRhom2 takes control of rheumatoid arthritis.

Lichtenthaler SF (2013). J Clin Invest 123, 560-562. 

Sheddase Gets Guidance.

Lichtenthaler SF (2012). Cell Biology: Science 335, 179-180. 

Regulated Intramembrane Proteolysis - Lessons from Amyloid Precursor Protein Processing.

Lichtenthaler SF, Haass C, Steiner H (2011). J Neurochem 117, 779-796. 

Selected original research articles

Systematic substrate identification indicates a central role for the metalloprotease ADAM10 in axon targeting and synapse function.

Kuhn PH, Colombo AV, Schusser B, Dreymueller D, Wetzel S, Schepers U, Herber J, Ludwig A, Kremmer E, Montag D, Müller U, Schweizer M, Saftig P, Bräse S, Lichtenthaler SF. (2016). eLife in press. 

MT5-MMP is a new pro-amyloidogenic proteinase that promotes amyloid pathology and cognitive decline in a transgenic mouse model of Alzheimer's disease.

Baranger K, Marchalant Y, Bonnet AE, Crouzin N, Carrete A, Paumier JM, Py NA, Bernard A, Bauer C, Charrat E, Moschke K, Seiki M, Vignes M, Lichtenthaler SF, Checler F, Khrestchatisky M, Rivera S. (2016). Cell Mol Life Sci 73, 217-236. 

Cdc42-dependent actin dynamics controls maturation and secretory activity of dendritic cells.

Schulz AM, Stutte S, Hogl S, Dudziak D, Leroy C, Forné I, Imhof A, Müller SA, Brakebusch CH, Lichtenthaler SF, Brocker T (2015). J Cell Biol 211, 553-567. 

Label-free quantitative proteomics of mouse cerebrospinal fluid detects BACE1 protease substrates in vivo.

Dislich B, Wohlrab F, Bachhuber T, Mueller S, Kuhn PH, Hogl S, Meyer-Luehmann M, Lichtenthaler SF (2015). Mol Cell Proteomics 14, 2550-2563.  

γ-secretase directly sheds the survival receptor BCMA from plasma cells.

Laurent SA, Hoffmann FS, Kuhn PH, Cheng Q, Chu Y, Schmidt-Supprian M, Hauck SM, Schuh E, Krumbholz M, Rübsamen H, Wanngren J, Khademi M, Olsson T, Alexander T, Hiepe F, Pfister HW, Weber F, Jenne D, Wekerle H, Hohlfeld R, Lichtenthaler SF, Meinl E (2015). Nat Communic 6, 7333.  

Shedding of glycan-modifying enzymes by signal peptide peptidase-like 3 (SPPL3) regulates cellular N-glycosylation.

Voss M, Künzel U, Higel F, Kuhn PH, Colombo A, Fukumori A, Haug-Kröper M, Klier B, Grammer G, Seidl A, Schröder B, Obst R, Steiner H, Lichtenthaler SF, Haass C, Fluhrer R (2014). EMBO J 33, 2890-2905.   

QARIP: a web server for quantitative proteomic analysis of regulated intramembrane proteolysis.

Ivankov D, Bogatyreva N, Hönigschmid P, Dislich B, Hogl S, Kuhn PH, Frishman D, Lichtenthaler SF (2013). Nucl Acids Res 41, W459-W464.  

Cell-to-cell propagation of infectious cytosolic protein aggregates.

Hofmann JP, Denner P, Nussbaum-Krammer C, Kuhn PH, Suhre MH, Scheibel T, Lichtenthaler SF, Schätzl HM, Bano D, Vorberg IM (2013). Proc Natl Acad Sci U S A 110, 5951-5956.  

Label-free quantitative analysis of the membrane proteome of Bace1 protease knock-out zebrafish brains.

Hogl S, van Bebber F, Dislich B, Kuhn PH, Haass C, Schmid B, Lichtenthaler SF (2013). Proteomics 13, 1519-1527. 

Loss of ALS-associated TDP-43 in zebrafish causes muscle degeneration, vascular dysfunction, and reduced motor neuron axon outgrowth.

Schmid B, Hruscha A, Hogl S, Banzhaf-Strathmann J, Strecker K, van der Zee J, Teucke M, Eimer S, Hegermann J, Kittelmann M, Kremmer E, Cruts M, Solchenberger B, Hasenkamp L, van Bebber F, van Broeckhoven C, Edbauer C, Lichtenthaler SF, Haass C (2013). Proc Natl Acad Sci USA 110, 4986-4991. 

The E3 ligase parkin maintains mitochondrial integrity by increasing linear ubiquitination of NEMO.

Müller-Rischart AK, Pilsl A, Beaudette P, Patra M, Hadian K, Funke M, Augustin R, Deinlein A, Schweimer C, Kuhn PH, Lichtenthaler SF, Motori E, Hrelia S, Wurst W, Trümbach D, Langer T, Krappmann D, Dittmar G, Tatzelt J, Winklhofer KF (2013). Mol Cell 49, 908-921. 

Constitutive α- and β-secretase cleavages of the amyloid precursor protein are partially coupled in neurons, but not in frequently used cell lines.

Colombo A, Wang H, Kuhn PH, Page R, Kremmer E, Dempsey PJ, Crawford HC, Lichtenthaler SF (2013). Neurobiol Dis 49, 137-147. 

Secretome Protein Enrichment with Click Sugars Identifies Physiological Substrates of the Alzheimer Protease BACE1 in Primary Neurons.

Kuhn PH, Koroniak K, Hogl S, Colombo A, Zeitschel U, Willem M, Volbracht C, Schepers S, Imhof A, Hoffmeister A, Haass C, Roßner S, Bräse S, Lichtenthaler SF (2012). EMBO J 31, 3157-3168. 

ADAM10 is the Physiologically Relevant, Constitutive Alpha-Secretase of the Amyloid Precursor Protein in Primary Neurons.

Kuhn PH, Wang H, Dislich B, Colombo A, Zeitschel U, Ellwart JW, Kremmer E, Roßner S, Lichtenthaler SF (2010). EMBO J 29, 3020-3032. 

Bepridil and Amiodarone Simultaneously Target the Alzheimer’s Disease beta- and gamma-Secretase via Distinct Mechanisms.

Mitterreiter S, Page RM, Kamp F, Hopson J, Winkler E, Ha HR, Hamid R, Herms J, Mayer TU, Nelson DJ, Steiner H, Stahl T, Zeitschel U, Rossner S, Haass C, Lichtenthaler SF (2010). J Neurosci 30, 8974-8983. 

Phosphorylation of the translation initiation factor eIF2alpha increases BACE1 levels and promotes amyloidogenesis.

O'Connor T, Sadleir KR, Maus E, Velliquette RA, Zhao J, Cole SL, Eimer WA, Hitt B, Bembinster LA, Lammich S, Lichtenthaler SF, Hebert SS, De Strooper B, Haass C, Bennett DA, Vassar R (2008). Neuron 60, 988-1009. 

SPPL2a and SPPL2b promote intramembrane proteolysis of TNFalpha in activated dendritic cells to trigger IL-12 production.

Friedmann E, Hauben E, Maylandt K, Schleeger S, Vreugde S, Lichtenthaler SF, Kuhn PH, Stauffer D, Rovelli G, Martoglio B (2006). Nat Cell Biol 8, 843-848. 

The intramembrane cleavage site of the amyloid precursor protein depends on the length of its transmembrane domain.

Lichtenthaler SF, Beher D, Grimm HS, Wang R, Shearman MS, Masters CL, Beyreuther K (2002). Proc Natl Acad Sci USA 99, 1365-1370. 

Mechanism of the cleavage specificity of Alzheimer's disease gamma- secretase identified by phenylalanine-scanning mutagenesis of the transmembrane domain of the amyloid precursor protein.

Lichtenthaler SF, Wang R, Grimm H, Uljon SN, Masters CL, Beyreuther K (1999). Proc Natl Acad Sci USA 96, 3053-3058.

The complete list of publications is found here

Förderung

Das Labor wird unter anderem unterstützt von der DFG, dem SyNergy Exzellenz Cluster (DFG), dem JPND, dem TUM Insitute for Advanced Study, den Centers of Excellence in Neurodegeneration und der Agency for Innovation by Science and Technology.

http://www.synergy-munich.de/index.html
http://www.neurodegenerationresearch.eu/
http://www.tum-ias.de/

Proteomische Methoden

SPECS: Secretome protein enrichment with click sugars (Kuhn et al. EMBO J 2012). 
The secretome comprises all proteins secreted or proteolytically released from cells. A systematic analysis of the secretome has previously been difficult due to technical constraints and mostly required serum-free and even protein-free media. SPECS solves these limitations and allows secretome analyses under (patho)physiological conditions and from primary cells. SPECS comprises metabolic labelling of cellular glycoproteins with artificial (azido) sugars followed by click chemistry-mediated biotinylation of cellular, but not of serum glycoproteins. The click-chemistry reaction is the bioorthogonal reaction of an azide moiety with a cycloalkyne. We use the biotinylated, strained cycloalkyne dibenzylcyclooctyne (DBCO-PEG12-biotin) and tetraacetyl-N-azidoacetyl-mannosamine (ManNAz). ManNAz is only incorporated into the newly synthesized cell-derived proteins, but not into serum proteins. After biotinylation this allows streptavidin-mediated purification of cell-derived proteins, but not of the unlabelled serum proteins. Cellular proteins and peptides are identified by high resolution mass spectrometry. SPECS was validated by identifying substrates of  the Alzheimer protease BACE1 (Kuhn et al. EMBO J 2012). SPECS can be used for example to identify biomarkers and substrates of cell surface proteases.




Proteomic workflow for the label-free quantitative proteomic analysis of zebrafish brains (Hogl et al. Proteomics 2013): Brains are lysed in SDS to ensure efficient denaturation of proteins from all cellular compartments. Proteins are then tryptically digested on a filter using the FASP (filter-aided sample preparation) procedure (Wisniewski et al. Nat Meth 2009). Pure peptides are eluted from the filter and off-line fractionated using strong anion exchange to increase proteomic coverage. The peptide fractions are then subjected to high performance liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry. The obtained raw files from knockout and wild type samples are analyzed with MaxQuant and quantified using the LFQ and IBAQ algorithm. Proteins that accumulate in the brains of knockout fish are considered as putative BACE1 substrates.

Anfahrt

Directions to Lichtenthaler laboratory

Address: Feodor-Lynen-Strasse 17, 81377 Munich, phone: +49-89-4404-46426 (assistant, room 135)

From the airport take train S8 to ‚Marienplatz‘ (45 min) and then underground U6 to ‚Großhadern‘, (approx. 17 min), then take right front exit and walk along the path indicated below to the CSD building (approx. 7 min)
From the central station (‚Hauptbahnhof‘) take any S-Bahn to ‚Marienplatz‘ (4 min) and then underground U6 to ‚Großhadern‘, then take right front exit and walk along the path indicated below (approx. 7 min)

The lab is on the ground floor, when you enter the building from Feodor-Lynen-Street.

Via Google Maps please click here.

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Forschungsschwerpunkte: Neurodegeneration – Proteasen – Neuroproteomik

Quelle: S. Lichtenthaler

Neurodegeneration
Wir untersuchen die Funktion und Regulation von Proteinen – insbesondere Proteasen –, die an neurodegenerativen Erkrankungen, wie z.B. der Alzheimer Krankheit beteiligt sind. Ziel unserer Forschung ist es, die Ursachen dieser Volkskrankheiten besser zu verstehen, neue diagnostische und therapeutische Ansätze zu entwickeln und mögliche Nebenwirkungen von Medikamenten besser vorhersagen zu können.

Quelle: S. Lichtenthaler

Proteasen
Wir untersuchen, wie Membranproteine an der Zelloberfläche von Proteasen geschnitten werden. Dieser Vorgang wird Regulierte Intramembran-Proteolyse (RIP) genannt und ist ein grundlegender zellulärer Mechanismus, der die Kommunikation zwischen Zellen und ihrer Umgebung steuert. RIP wurde zunächst im Kontext der Alzheimer Krankheit entdeckt, ist aber auch an zahlreichen weiteren (patho)physiologischen Prozessen beteiligt, z. B. bei Signaltransduktion, Zelladhäsion, Embryonalentwicklung und Krebs. Wir identifizieren Proteasen, Substrate und Mechanismen, die an der regulierten Intramembran-Proteolyse beteiligt sind. Auf diese Weise wollen wir die physiologischen und pathophysiologischen Funktionen dieses Prozesses genauer verstehen. Besonders interessieren wir uns für ADAM und BACE Proteasen im Nerven- und Immunsystem. Kürzlich haben wir eine neue proteomische Methode entwickelt, mit der wir Substrate und Funktionen von RIP Proteasen bestimmen können. In einer anderen kürzlichen Arbeit haben wir lentivirale RNA Interferenz eingesetzt und die Metalloprotease ADAM10 als die a-Sekretase des APP Proteins in Neuronen identifiziert. Diese Protease ist in der Lage, den molekularen Prozessen der Alzheimer Krankheit vorzubeugen.

Quelle: S. Lichtenthaler

Neuroproteomik
Wir haben ein LTQ Orbitrap Velos und ein Q Exactive Massenspektrometer und verwenden quantitative Massenspektrometrie (label-free, Dimethyl labeling, SILAC), um Proteine und deren Funktion in Zellen, Geweben und Tieren (z.B. Maus, Zebrafisch) zu untersuchen. Einen Schwerpunkt stellen Proteine dar, die an neurodegenerativen Erkrankungen beteiligt sind, wie z.B. die Alzheimer Proteasen ADAM10 und BACE1 oder TDP-43, das eine zentrale Rolle bei Frontotemporaler Demenz hat. Ein Beispiel unserer Arbeit ist die SPECS Methode zur Sekretomanalyse und zur Identifizierung von Protease-Substraten aus primären Zellen. Ein anderes Beispiel ist die proteomische Analyse von Zebrafischen, denen die Protease BACE1 oder das TDP43 Protein fehlen. Neben Massenspektrometrie nutzen wir zahlreiche moderne biochemische und zellbiologische Methoden, wie z.B. siRNA Screens, Kulturen von primären Neuronen und Gliazellen, lentivirale Transduktion und konfokale Mikroskopie.