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Prof. Dr. Leonhard Möckl

  • Professorship for Nano-optical Imaging
  • Associated Group Leader
  • Room A.3.428
  • Phone +49 9131 7133115
  • Email
  • Head of research group Physical Glycosciences

Leonhard Möckl studied Chemistry and Biochemistry at LMU Munich. He obtained his PhD in 2015 with a thesis on the role of the glycocalyx in membrane protein organization. In 2016, he joined the lab of W.E. Moerner at Stanford University, where he used single-molecule techniques to investigate the glycocalyx and furthermore developed deep-learning based approaches for single-molecule studies. In 2020, he joined the MPL as an independent group leader. Since 2024, he holds the professorship for Nano-optical Imaging at FAU, located at the newly established CITABLE.

In his free time, he loves to read, to play the piano, to hike, and to play volleyball.

2015

Microdomain Formation Controls Spatiotemporal Dynamics of Cell-Surface Glycoproteins

Leonhard Möckl, Andrea K. Horst, Katharina Kolbe, Thisbe K. Lindhorst, Christoph Braeuchle

ChemBioChem 16 (14) 2023-2028 (2015) | Journal

The effect of galectin-mediated microdomain formation on the spatiotemporal dynamics of glycosylated membrane proteins in human microvascular endothelial cells (HMEC-1) was studied qualitatively and quantitatively by high-resolution fluorescence microscopy and artificially mimicked by metabolic glycoprotein engineering. Two types of membrane proteins, sialic acid-bearing proteins (SABPs) and mucin-type proteins (MTPs), were investigated. For visualization they were metabolically labeled with azido sugars and then coupled to a cyclooctyne-conjugated fluorescent dye by click chemistry. Both spatial (diffusion) and temporal (residence time) dynamics of SABPs and MTPs on the membrane were investigated after treatment with exogenous galectin-1 or -3. Strong effects of galectin-mediated lattice formation were observed for MTPs (decreased spatial mobility), but not for SABPs. Lattice formation also strongly decreased the turnover of MTPs (increased residence time on the cell membrane). The effects of galectin-mediated crosslinking was accurately mimicked by streptavidin-mediated crosslinking of biotin-tagged glycoproteins and verified by single-molecule tracking. This technique allows the induction of crosslinking of membrane proteins under precisely controlled conditions, thereby influencing membrane residence time and the spatial dynamics of glycans on the cell membrane in a controlled way.

Inside Cover: Microdomain Formation Controls Spatiotemporal Dynamics of Cell‐Surface Glycoproteins (ChemBioChem 14/2015)

Leonhard Möckl, Andrea K. Horst, Katharina Kolbe, Thisbe Lindhorst, Christoph Bräuchle

Chembiochem 16 (14) 1966-1966 (2015) | Journal

The inside cover picture shows a metaphoric representation of the key idea of our paper. We tagged membrane glycoproteins by metabolic labeling, interconnected them in a physiological or artificial way, and employed high-resolution fluorescence microscopy to investigate the effects of this network formation on the spatiotemporal dynamics of the interconnected membrane glycoproteins. More details can be found in the Full Paper by T. K. Lindhorst, C. Bräuchle et al. on page 2023 in Issue 14, 2015. (DOI: 10.1002/cbic.201500361).

Wichard von Moellendorff: Mit logischer Schärfe und systematischer Unbeugsamkeit

Jürgen Evers, Leonhard Möckl

Chemie in unserer Zeit 49 (4) 236-247 (2015) | Journal

Untersuchungen über die Vorgänge, die beim Verformen von Metallen und Legierungen ablaufen, waren im ersten Drittel des 20. Jahrhunderts zentrales Forschungsthema. Wichard von Moellendorff baute dazu im Kabelwerk Oberspree (KWO) der “Allgemeinen Elektricitätsgesellschat” (AEG) ein neues Industrie‐Labor auf. So konnte er sich mit systematischen metallographischen und mechanischen Untersuchungen an der wissenschaftlichen Auseinandersetzung über die Verformungsvorgänge beteiligen. 1913 leitete er zusammen mit Czochralski erste Vorstellungen über die Auswirkungen der Kristallinität auf die Verformungvorgänge ab. Seine Deutungen waren zunächst im Widerspruch zu gängigen wissenschaftlichen Auffassungen, setzten sich dann aber als richtig durch. Nach einer Auszeit während des Ersten Weltkriegs setzte er diese Forschung als Direktor des Staatlichen Materialprüfungsamtes und gleichzeitig des Kaiser‐Wilhelm‐Instituts für Metallforschung in Berlin‐Dahlem fort und untersuchte die Form der Fließkegel, die beim mechanischen Zerreißen von Metallstäben entstehen. Diese Vorgänge ließen sich 1929 durch “Drehung, Verzerrung und Gleitung kristallographischer Gleitebenen” deuten. Polany befasste sich ab 1923 mit röntgenographischen und mechanischen Untersuchungen der Verformungsvorgänge. 1932 gelang ihm der wissenschaftliche Durchbruch über einen Versetzungsmechanismus. Demnach werden einzelne Atome auf Zwischenpositionen verschoben und bewegen sich dann schrittweise durch den Kristall. 1933 verließ Polanyi wegen seiner jüdischen Abstammung Nazi‐Deutschland; Moellendorff gehört zu den wenigen der deutschen wissenschaftlichen und technischen Elite, die sich mutig dem Nazi‐Regime entgegengestellten.

Two High-Pressure Phases of SiS2 as Missing Links between the Extremes of Only Edge-Sharing and Only Corner-Sharing Tetrahedra

Juergen Evers, Peter Mayer, Leonhard Möckl, Gilbert Oehlinger, Ralf Koeppe, Hansgeorg Schnoeckel

Inorganic Chemistry 54 (4) 1240-1253 (2015) | Journal

The ambient pressure phase of silicon disulfide (NP-SiS2), published in 1935, is orthorhombic and contains chains of distorted, edge-sharing SiS4 tetrahedra. The first high pressure phase, HP3-SiS2, published in 1965 and quenchable to ambient conditions, is tetragonal and contains distorted corner-sharing SiS4 tetrahedra. Here, we report on the crystal structures of two monoclinic phases, HP1-SiS2 and HP2-SiS2, which can be considered as missing links between the orthorhombic and the tetragonal phase. Both monoclinic phases contain edge- as well as corner-sharing SiS4 tetrahedra. With increasing pressure, the volume contraction (-Delta V/V) and the density, compared to the orthorhombic NP-phase, increase from only edge-sharing tetrahedra to only corner-sharing tetrahedra. The lattice and the positional parameters of NP-SiS2, HP1-SiS2, HP2-SiS2, and HP3-SiS2 were derived in good agreement with the experimental data from group-subgroup relationships with the CaF2 structure as aristotype. In addition, the Raman spectra of SiS2 show that the most intense bands of the new phases HP1-SiS2 and HP2-SiS2 (408 and 404 cm(-1), respectively) lie between those of NP-SiS2 (434 cm(-1)) and HP3-SiS2 (324 cm(-1)). Density functional theory (DFT) calculations confirm these observations.

Cell-Penetrating and Neurotargeting Dendritic siRNA Nanostructures

Korbinian Brunner, Johannes Harder, Tobias Halbach, Julian Willibald, Fabio Spada, Felix Gnerlich, Konstantin Sparrer, Andreas Beil, Leonhard Möckl, et al.

Angewandte Chemie - International Edition 54 (6) 1946-1949 (2015) | Journal

We report the development of dendritic siRNA nanostructures that are able to penetrate even difficult to transfect cells such as neurons with the help of a special receptor ligand. The nanoparticles elicit strong siRNA responses, despite the dendritic structure. An siRNA dendrimer directed against the crucial rabies virus (RABV) nucleoprotein (Nprotein) and phosphoprotein (Pprotein) allowed the suppression of the virus titer in neurons below the detection limit. The cell-penetrating siRNA dendrimers, which were assembled using click chemistry, open up new avenues toward finding novel molecules able to cure this deadly disease.

Dendritische Nanostrukturen zur rezeptorvermittelten Aufnahme von siRNA in neurale Zellen

Korbinian Brunner, Johannes Harder, Tobias Halbach, Julian Willibald, Fabio Spada, Felix Gnerlich, Konstantin Sparrer, Andreas Beil, Leonhard Möckl, et al.

Angewandte Chemie 127 (6) 1968-1971 (2015) | Journal

Wir berichten über die Entwicklung von dendritischen siRNA‐Nanostrukturen, die das Einbringen von siRNA in schwierig zu transfizierende Zellen wie Neuronen mithilfe eines speziellen Rezeptorliganden ermöglichen. Die Nanopartikel rufen trotz ihrer dendritischen Struktur eine starke siRNA‐Antwort hervor. Durch siRNA‐Dendrimere gegen das Nukleoprotein (N‐Protein) und das Phosphoprotein (P‐Protein), zwei Schlüsselproteine des Tollwutvirus (RABV), konnte der Virustiter in Neuronen unter die Nachweisgrenze gesenkt werden. Die mithilfe von Klick‐Chemie aufgebauten siRNA‐Dendrimere weisen den Weg für eine neuartige Heilungsmöglichkeit dieser tödlichen Krankheit.

Here you can download Leonhard's CV.

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