Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert zwei Sonderforschungsbereiche mit Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Biophysik

Fünf Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts bauen mit ihren zukunftsweisenden Projekten erfolgreiche Kooperationen zu Universitäten und Forschungsinstituten weiter aus

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) wird in den nächsten vier Jahren neun neue und 19 bereits etablierte Sonderforschungsbereiche (SFB) finanzieren, um Spitzenforschung in individuellen Schwerpunktbereichen der beteiligten Institutionen zu unterstützen. Insgesamt fünf Forschende des Max-Planck-Instituts (MPI) für Biophysik, von der Nachwuchswissenschaftlerin bis zum führenden Experten, beteiligen sich in zwei dieser Sonderforschungsbereiche mit sechs innovativen Projekten zur Erforschung von Membranproteinen.

Text: Katharina Käfer

Max-Planck-Institut für Biophysik pflegt seit Jahren langfristig erfolgreiche regionale und deutschlandweite Kooperationen

Der bereits etablierte SFB 1129, der sich mit der Vermehrung und Verbreitung von Pathogenen und deren Wechselwirkungen mit ihrem Wirt beschäftigt, wird für eine dritte vierjährige Förderperiode verlängert. Koordiniert wird der SFB am Universitätsklinikum Heidelberg, Sprecher ist Prof. Dr. Hans-Jürgen Kräusslich. Dr. Martin Beck, Leiter der Abteilung Molekulare Soziologie am MPI für Biophysik, setzt sich im Rahmen dieses SFB mit der Integration der DNA des HI-Virus (Human Immunodeficiency Virus) in das Erbgut der Wirtszelle auseinander. In diesem Zusammenhang untersucht er die Rolle von großen Poren in der Hülle des Zellkerns der Wirtszelle, in welchem sich deren DNA befindet. Innerhalb des SFB 1129, arbeitet das MPI für Biophysik erfolgreich mit einer Reihe von international angesehenen Forschungsinstitutionen in Heidelberg und Mainz zusammen: mit dem Universitätsklinikum Heidelberg, dem European Molecular Biology Laboratory (EMBL), dem Max-Planck-Institut für medizinische Forschung und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz.

Der neu gegründete SFB 1507 hat das Ziel, den Aufbau und die Funktionen großer Proteinkomplexe und molekularer Maschinen in Zellen zu untersuchen. Koordiniert an der Goethe-Universität Frankfurt am Main unter Leitung von Prof. Dr. Robert Tampé, ist dieser SFB eine Kooperation der Frankfurter Universität mit dem MPI für Biophysik, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Friedrich Schiller-Universität Jena.

Bereits seit vielen Jahren arbeitet das MPI für Biophysik gemeinsam mit der Goethe Universität Frankfurt am Main an verschiedensten biophysikalischen Forschungsprojekten. Der neue SFB stärkt nicht nur das gut funktionierende lokale Netzwerk und die erfolgreiche Kollaboration der naturwissenschaftlichen Institute auf dem Frankfurter Riedberg-Campus, sondern ermöglicht auch neue Verbindungen zu renommierten Partnerinstitutionen in Jena und Mainz. Im vergangenen Jahr hatte das MPI für Biophysik mit einem neuen Graduiertenprogramm, der International Max Planck Research School on Cellular Biophysics, bereits eine Verbindung zur Johannes Gutenberg Universität Mainz geschaffen und wird diese Kooperation nun weiter ausbauen.

Neuer SFB untersucht, wie große Proteinkomplexe in Membranen die Kommunikation, Gesundheit und Abwehrmechanismen der Zelle steuern

Zelluläre Membranen sind dünne Hüllen aus unlöslichen Molekülen, sogenannten Lipiden, die die äußere Begrenzung von Zellen bilden, aber auch innerhalb der Zelle Reaktionsräume voneinander abgrenzen, in denen verschiedene biologische Prozesse ablaufen. Komplexe aus einigen wenigen oder bis zu hunderten von Proteinen sind in solche Membranen eingelagert und fungieren als Kanäle oder als molekulare Maschinen mit beweglichen Komponenten. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des SFB 1507 möchten deren Entstehung, Struktur und Dynamik untersuchen, um herauszufinden, wie solche Proteinkomplexe den Transport von Nährstoffen und Stoffwechselprodukten regulieren, den Energietransfer kontrollieren, die Kommunikation und Signalübertragung innerhalb der Zelle oder zwischen Zellen steuern oder mit Krankheitserregern und Arzneistoffen wechselwirken.

Die Forschung am MPI für Biophysik konzentriert sich hauptsächlich auf die Struktur und Funktion von Membranproteinen, die eine wichtige Rolle bei der Untersuchung von Körperfunktionen und Erkrankungen oder der Entwicklung von Medikamenten spielen.  Fünf Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts beschäftigen sich innerhalb des SFB 1507 mit unterschiedlichen Fragestellungen entsprechend ihres Fachgebietes.

Zwei Nachwuchsgruppenleiterinnen tragen eigene Forschungsprojekte bei, die sich gut in den lokalen Schwerpunkt membrangebundener Proteinkomplexe einfügen: Dr. Bonnie Murphy, Leiterin einer unabhängigen Max-Planck-Forschungsgruppe seit 2020, wird die Struktur von Proteinkomplexen in Mikroorganismen untersuchen, die Wasserstoff und Methan produzieren. Ziel ist es, zu verstehen, wie diese Komplexe Redoxreaktionen miteinander koppeln, um einen Gradienten von positiv geladenen Wasserstoffionen über die Membran hinweg zu erzeugen, der für den Energiestoffwechsel der Zelle unerlässlich ist. Dr. Melanie McDowell, die seit Februar dem Institut als Max-Planck-Gruppenleiterin angehört, wird sich der Frage widmen, wie der Transport von Membranproteinen zum Endoplasmatischen Retikulum (ER) und deren korrekter Einbau kontrolliert werden. Das ER ist eine Zwischenstation für alle in der Zelle hergestellten Membranproteine, an der sie korrekt gefaltet, modifiziert oder zu größeren Komplexen zusammengelagert werden, bevor sie zu ihrem finalen Ziel weitergeschickt werden.

Dr. Martin Beck, Leiter der Abteilung Molekulare Soziologie, wird auch im SFB 1507 an großen Proteinkomplexen forschen, die Poren in der Membran des Zellkerns formen und so zum Schutz des Erbguts beitragen. Mittels computergestützter Verfahren, wie molekularer Simulation und biomolekularer Modellierung, möchte Prof. Dr. Gerhard Hummer, Leiter der Abteilung für Theoretische Biophysik, den Mechanismus der Zusammenlagerung von Proteinen und der dynamischen Formveränderung von Proteinkomplexen aufklären. Dr. Janet Vonck, Projektleiterin in der Abteilung Strukturbiologie, wird einen Enzymkomplex (Komplex I) näher untersuchen, der in der sogenannten Atmungskette eine Rolle spielt, ein Prozess der essentiell für die Umwandlung von Nährstoffen in Energie ist.

Weitere Informationen:

Website des SFB 1507:
www.sfb1507.de

Website des SFB 1129:
www.sfb1129.de