Zellbiologie, Signalübertragung und Regulation

<span>Moderne Hochdurchsatzverfahren produzieren riesige Datenmengen, die in dieser Rohform kaum Informationen über biologische Prozesse liefern. Welches Biomolekül tritt wann und wo in welcher Menge auf? Welche Proteine interagieren? Jürgen Cox entwickelt mit seiner Gruppe „Computational Systems Biochemistry" maßgeschneiderte Software, um anhand biologischer Rohdaten molekulare Signaturen aus Zellen, Geweben und Körperflüssigkeiten zu identifizieren </span>

Computational Systems Biochemistry

Die Inventur der Zelle

Moderne Hochdurchsatzverfahren produzieren riesige Datenmengen, die in dieser Rohform kaum Informationen über biologische Prozesse liefern. Welches Biomolekül tritt wann und wo in welcher Menge auf? Welche Proteine interagieren? Jürgen Cox entwickelt mit seiner Gruppe „Computational Systems Biochemistry" maßgeschneiderte Software, um anhand biologischer Rohdaten molekulare Signaturen aus Zellen, Geweben und Körperflüssigkeiten zu identifizieren  [mehr]
Integrine sind Ankerproteine, die in der Zellmembran lokalisiert sind und die Umgebung der Zelle mit dem (Aktin-)Zellskelett verknüpfen. Integrine spielen bei zahlreichen wichtigen Prozessen wie Zellwanderung, Zellteilung oder bei der Blutgerinnung eine essentielle Rolle. Reinhard Fässler und sein Team untersuchen, wie Integrine diese verschiedenen Funktionen realisieren und welche Konsequenzen es für den Organismus hat, wenn Integrine

Molekulare Medizin

Aktivierbare Zellanker

Integrine sind Ankerproteine, die in der Zellmembran lokalisiert sind und die Umgebung der Zelle mit dem (Aktin-)Zellskelett verknüpfen. Integrine spielen bei zahlreichen wichtigen Prozessen wie Zellwanderung, Zellteilung oder bei der Blutgerinnung eine essentielle Rolle. Reinhard Fässler und sein Team untersuchen, wie Integrine diese verschiedenen Funktionen realisieren und welche Konsequenzen es für den Organismus hat, wenn Integrine [mehr]
Zellen sind in unserem Körper einer Vielzahl von mechanischen Kräften ausgesetzt: sie stehen unter Druck, werden gedehnt oder gezogen. Carsten Grashoff hat sich zum Ziel gesetzt, den Einfluss dieser Belastungen auf Zellen genauer zu verstehen. Mit seiner Forschungsgruppe entwickelte er deshalb ein System, mit dem sich mikroskopisch genau ermitteln lässt, wie viel Kraft auf einzelne Proteine in Zellen wirkt.

Molekulare MechanoTransduktion

Zellen im Zugzwang

Zellen sind in unserem Körper einer Vielzahl von mechanischen Kräften ausgesetzt: sie stehen unter Druck, werden gedehnt oder gezogen. Carsten Grashoff hat sich zum Ziel gesetzt, den Einfluss dieser Belastungen auf Zellen genauer zu verstehen. Mit seiner Forschungsgruppe entwickelte er deshalb ein System, mit dem sich mikroskopisch genau ermitteln lässt, wie viel Kraft auf einzelne Proteine in Zellen wirkt. [mehr]
Die Zellteilung ist ein sehr komplexer und trotzdem äußerst präziser Prozess. Das ist wichtig, denn wird das Erbmaterial fehlerhaft auf die beiden Tochterzellen verteilt, können schwere Geburtsfehler oder Krebs die Folge sein. Wie diese Präzision auf molekularer Ebene gewährleistet wird, möchte Stephan Gruber mit seinem Team herausfinden.

Chromosomale Organisation und Dynamik

Der Herr der Ringe

Die Zellteilung ist ein sehr komplexer und trotzdem äußerst präziser Prozess. Das ist wichtig, denn wird das Erbmaterial fehlerhaft auf die beiden Tochterzellen verteilt, können schwere Geburtsfehler oder Krebs die Folge sein. Wie diese Präzision auf molekularer Ebene gewährleistet wird, möchte Stephan Gruber mit seinem Team herausfinden. [mehr]
<span>Mehr als 1.000 Wissenschaftler kooperierten im Humangenomprojekt, um die Abfolge der Bausteine im menschlichen Erbgut zu bestimmen. Ein Mammutprojekt, das mehr als zehn Jahre andauerte. Dank neuer Techniken produziert die naturwissenschaftliche Forschung heute gigantische Datensätze, deren Analyse mit Hilfe von Computern in kurzer Zeit möglich ist. Hierfür sind Wissenschaftler aber auf spezielle Programme und computerbasierte Lösungen angewiesen. Bianca Habermann entwickelt mit ihrer Forschungsgruppe "Computational Biology" entsprechende Algorithmen...</span>

Computational Biology

Software für zarte Familienbande

Mehr als 1.000 Wissenschaftler kooperierten im Humangenomprojekt, um die Abfolge der Bausteine im menschlichen Erbgut zu bestimmen. Ein Mammutprojekt, das mehr als zehn Jahre andauerte. Dank neuer Techniken produziert die naturwissenschaftliche Forschung heute gigantische Datensätze, deren Analyse mit Hilfe von Computern in kurzer Zeit möglich ist. Hierfür sind Wissenschaftler aber auf spezielle Programme und computerbasierte Lösungen angewiesen. Bianca Habermann entwickelt mit ihrer Forschungsgruppe "Computational Biology" entsprechende Algorithmen... [mehr]
In jeder Zelle steuern unzählige Proteine komplexe lebenswichtige Prozesse. Jedes Protein übernimmt spezielle Aufgaben, die jedoch durch nachträgliche Modifikation der Proteine verändert werden können. Die Wissenschaftler um Stefan Jentsch untersuchen, wie Proteine in der Zelle für ihre verschiedenen Aufgaben markiert werden.

Molekulare Zellbiologie

Ein Etikett für Proteine

In jeder Zelle steuern unzählige Proteine komplexe lebenswichtige Prozesse. Jedes Protein übernimmt spezielle Aufgaben, die jedoch durch nachträgliche Modifikation der Proteine verändert werden können. Die Wissenschaftler um Stefan Jentsch untersuchen, wie Proteine in der Zelle für ihre verschiedenen Aufgaben markiert werden. [mehr]
<span>In Zellen geht es häufig zu wie auf Großbaustellen, wenn hunderte von Molekülen mit unterschiedlichen Funktionen zusammenwirken. Die einzelnen zellulären Akteure und ihre vielschichtigen Interaktionen lassen sich mit Hilfe fluoreszierender Farbstoffe in hoch auflösenden Mikroskopen sichtbar machen - wenn auch bislang immer nur einige wenige zur selben Zeit.</span>

Molekulare Bildgebung und  Bionanotechnologie

Gruppenbild mit Molekülen

In Zellen geht es häufig zu wie auf Großbaustellen, wenn hunderte von Molekülen mit unterschiedlichen Funktionen zusammenwirken. Die einzelnen zellulären Akteure und ihre vielschichtigen Interaktionen lassen sich mit Hilfe fluoreszierender Farbstoffe in hoch auflösenden Mikroskopen sichtbar machen - wenn auch bislang immer nur einige wenige zur selben Zeit. [mehr]
<span>Bis zu 100 Billionen Mikroben leben im menschlichen Darm. Sie sind unverzichtbar für die Gesundheit, Veränderungen in ihrem Verhältnis zum Wirt wurden aber auch mit Krankheiten in Verbindung gebracht. Die Multiple Sklerose ist eines dieser Leiden, wie Gurumoorthy Krishnamoorthys Arbeiten zeigen. Mit seiner Forschungsgruppe “Neuroinflammation und Immunologie der Schleimhaut” spürt er den verantwortlichen Mikroben nach.</span>

Neuroinflammation und Mukosale Immunologie

Gefährliche Untermieter

Bis zu 100 Billionen Mikroben leben im menschlichen Darm. Sie sind unverzichtbar für die Gesundheit, Veränderungen in ihrem Verhältnis zum Wirt wurden aber auch mit Krankheiten in Verbindung gebracht. Die Multiple Sklerose ist eines dieser Leiden, wie Gurumoorthy Krishnamoorthys Arbeiten zeigen. Mit seiner Forschungsgruppe “Neuroinflammation und Immunologie der Schleimhaut” spürt er den verantwortlichen Mikroben nach. [mehr]
Im Gegensatz zur genetischen Ausstattung (Genom) ist die Proteinausstattung (Proteom) eines Organismus nicht für alle Zellen gleich. Auch bei ein und derselben Zelle verändert sie sich sehr schnell. Welche Proteine zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer Zelle vorhanden sind, wollen die Forscher um Matthias Mann herausfinden.

Proteomics und Signaltransduktion

Protein wechsle dich

Im Gegensatz zur genetischen Ausstattung (Genom) ist die Proteinausstattung (Proteom) eines Organismus nicht für alle Zellen gleich. Auch bei ein und derselben Zelle verändert sie sich sehr schnell. Welche Proteine zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer Zelle vorhanden sind, wollen die Forscher um Matthias Mann herausfinden. [mehr]
<span>Im Katastrophenfall müssen Polizei, Feuerwehr und Rettungsdienste kooperieren, um ihre Maßnahmen abzustimmen. Ähnlich eng verzahnt laufen Immunreaktionen im Körper ab, wenn Infektionen mit maßgeschneiderten Abwehrreaktionen bekämpft werden müssen. Felix Meissner möchte mit seiner Forschungsgruppe entschlüsseln, wie die Einsatztruppen des Immunsystems zusammenarbeiten - indem er ihre Kommunikation bis ins molekulare Detail aufklärt.</span>

Experimentelle Systemimmunologie

Lauschangriff auf das Immunsystem

Im Katastrophenfall müssen Polizei, Feuerwehr und Rettungsdienste kooperieren, um ihre Maßnahmen abzustimmen. Ähnlich eng verzahnt laufen Immunreaktionen im Körper ab, wenn Infektionen mit maßgeschneiderten Abwehrreaktionen bekämpft werden müssen. Felix Meissner möchte mit seiner Forschungsgruppe entschlüsseln, wie die Einsatztruppen des Immunsystems zusammenarbeiten - indem er ihre Kommunikation bis ins molekulare Detail aufklärt. [mehr]
Jede Zelle eines Organismus enthält eine vollständige Kopie des genetischen Materials. Je nach Zelltyp und Entwicklungsstand wird davon aber nur ein bestimmter Teil genutzt, der Rest ist inaktiv. Was entscheidet, welche Gene genutzt werden? Was ist der Mechanismus dieser Regulation? Diese Fragen wollen Jürg Müller und sein Team beantworten.

Chromatin-Biologie

Wie vererben Zellen ihre Identität?

Jede Zelle eines Organismus enthält eine vollständige Kopie des genetischen Materials. Je nach Zelltyp und Entwicklungsstand wird davon aber nur ein bestimmter Teil genutzt, der Rest ist inaktiv. Was entscheidet, welche Gene genutzt werden? Was ist der Mechanismus dieser Regulation? Diese Fragen wollen Jürg Müller und sein Team beantworten. [mehr]
Das Bindegewebe hält die Zellen eines Organismus zusammen und verleiht den Organen ihre Struktur. Eines seiner Bestandteile ist Fibronektin. Dieses Protein dient aber nicht nur als Kleber, sondern ist auch für verschiedene Krankheiten von großer Bedeutung. Inaam Nakchbandi und ihr Team wollen herausfinden, wie es arbeitet.

Translationale Medizin

Fibronektin – ein Klebstoff, der mehr kann

Das Bindegewebe hält die Zellen eines Organismus zusammen und verleiht den Organen ihre Struktur. Eines seiner Bestandteile ist Fibronektin. Dieses Protein dient aber nicht nur als Kleber, sondern ist auch für verschiedene Krankheiten von großer Bedeutung. Inaam Nakchbandi und ihr Team wollen herausfinden, wie es arbeitet. [mehr]
Vor der Zellteilung muss die DNA verdoppelt werden, damit Mutter- und Tochterzelle die gleichen Erbinformationen enthalten. Fehler bei der Verdopplung können unter anderem zu Krebs führen. Wie wird die nötige Präzision gewährleistet und Fehlern vorgebeugt? Boris Pfander und sein Team erforschen die Kontrollmechanismen der DNA-Replikation.

DNA-Replikation und Genom-Integrität

Der perfekten Kopie auf der Spur

Vor der Zellteilung muss die DNA verdoppelt werden, damit Mutter- und Tochterzelle die gleichen Erbinformationen enthalten. Fehler bei der Verdopplung können unter anderem zu Krebs führen. Wie wird die nötige Präzision gewährleistet und Fehlern vorgebeugt? Boris Pfander und sein Team erforschen die Kontrollmechanismen der DNA-Replikation. [mehr]
Der Körper ist ständig Angriffen von fremden Bakterien oder Viren ausgesetzt. Das Immunsystem hat deshalb Mechanismen entwickelt, sich gegen die unerwünschten Eindringlinge zu wehren. Andreas Pichlmair möchte mit seiner Forschungsgruppe entschlüsseln, wie Wirt und Erreger gegeneinander kämpfen und welche dieser zahlreichen Wechselwirkungen über Erfolg oder Misserfolg einer viralen Attacke entscheiden.

Angeborene Immunität

Viren im Visier

Der Körper ist ständig Angriffen von fremden Bakterien oder Viren ausgesetzt. Das Immunsystem hat deshalb Mechanismen entwickelt, sich gegen die unerwünschten Eindringlinge zu wehren. Andreas Pichlmair möchte mit seiner Forschungsgruppe entschlüsseln, wie Wirt und Erreger gegeneinander kämpfen und welche dieser zahlreichen Wechselwirkungen über Erfolg oder Misserfolg einer viralen Attacke entscheiden. [mehr]
Die Taufliege kann vielfältige Verhaltensweisen wie kriechen, laufen oder fliegen ausführen. Das ist möglich, weil sie unterschiedliche Arten von Muskeln besitzt. Frank Schnorrer und seine Kollegen wollen mit Hilfe verschiedener Methoden entschlüsseln, wie die Muskeln der Taufliege entstehen und funktionieren.

Muskeldynamik

Fliegende Kraftpakete

Die Taufliege kann vielfältige Verhaltensweisen wie kriechen, laufen oder fliegen ausführen. Das ist möglich, weil sie unterschiedliche Arten von Muskeln besitzt. Frank Schnorrer und seine Kollegen wollen mit Hilfe verschiedener Methoden entschlüsseln, wie die Muskeln der Taufliege entstehen und funktionieren. [mehr]
Wie entstanden vor Milliarden von Jahren die ersten Zellen? Und welche Ausstattungen und Fähigkeiten hatten sie? Petra Schwille möchte mit ihrer Forschungsabteilung gewissermaßen bei Null anfangen und aus einzelnen Bausteinen ein biologisches System schaffen, das sich selbst repliziert – eine Urzelle.

Zelluläre und molekulare Biophysik

Das ABC des Lebens

Wie entstanden vor Milliarden von Jahren die ersten Zellen? Und welche Ausstattungen und Fähigkeiten hatten sie? Petra Schwille möchte mit ihrer Forschungsabteilung gewissermaßen bei Null anfangen und aus einzelnen Bausteinen ein biologisches System schaffen, das sich selbst repliziert – eine Urzelle. [mehr]
Die DNA ist verpackt in Chromosomen, die doppelt vorliegen und paarweise zusammengehören. Fehler in der Zellteilung führen jedoch häufig zu einer erhöhten Chromosomenzahl. Zuzana Storchova und ihr Team wollen entschlüsseln, wie sich einzelne Extra-Chromosomen oder erhöhte Chromosomensätze auf das Gleichgewicht der Zelle auswirken.

Genomische Stabilität

Zuviel des Guten

Die DNA ist verpackt in Chromosomen, die doppelt vorliegen und paarweise zusammengehören. Fehler in der Zellteilung führen jedoch häufig zu einer erhöhten Chromosomenzahl. Zuzana Storchova und ihr Team wollen entschlüsseln, wie sich einzelne Extra-Chromosomen oder erhöhte Chromosomensätze auf das Gleichgewicht der Zelle auswirken. [mehr]
Fehler in der Kommunikation zwischen Zellen haben fatale Folgen: Alle Krebserkrankungen und viele andere Krankheiten entstehen, weil die zelluläre Signalübertragung gestört ist. Axel Ullrich und sein Team erforschen das Nachrichtensystem der Zelle und wie Defekte zu Krankheiten führen können. Mit ihren Ergebnissen wollen sie den Grundstein für neue Therapieansätze legen.

Molekularbiologie

Im Kampf gegen Krebs

Fehler in der Kommunikation zwischen Zellen haben fatale Folgen: Alle Krebserkrankungen und viele andere Krankheiten entstehen, weil die zelluläre Signalübertragung gestört ist. Axel Ullrich und sein Team erforschen das Nachrichtensystem der Zelle und wie Defekte zu Krankheiten führen können. Mit ihren Ergebnissen wollen sie den Grundstein für neue Therapieansätze legen. [mehr]
Damit die Zelle ihre zahlreichen Proteine zur richtigen Zeit an den richtigen Ort verteilen kann, benötigt sie eine Adressier- und Versandstation: den Golgi-Apparat. Julia von Blume erforscht mit ihrer Gruppe, welche Strukturen und Moleküle im Golgi für diese Sortier- und Transportvorgänge notwendig sind und was bei Fehlern geschieht.

Molekulare Grundlagen des Proteintransports

Zelluläre Poststation

Damit die Zelle ihre zahlreichen Proteine zur richtigen Zeit an den richtigen Ort verteilen kann, benötigt sie eine Adressier- und Versandstation: den Golgi-Apparat. Julia von Blume erforscht mit ihrer Gruppe, welche Strukturen und Moleküle im Golgi für diese Sortier- und Transportvorgänge notwendig sind und was bei Fehlern geschieht. [mehr]
Die Bestandteile der Zelle (Organellen) nehmen verschiedene zelluläre und chemische Prozesse wie den Abbau von Abfallprodukten wahr. Thomas Wollert und sein Team erforschen, wie Organellen ihre dreidimensionale Gestalt erhalten und stabil bleiben – denn für die Wissenschaftler ist die Form der Organellen der Schlüssel zur ihrer Funktion.

Molekulare Membran- und Organell-Biologie

Wie Zellen sich selbst verdauen

Die Bestandteile der Zelle (Organellen) nehmen verschiedene zelluläre und chemische Prozesse wie den Abbau von Abfallprodukten wahr. Thomas Wollert und sein Team erforschen, wie Organellen ihre dreidimensionale Gestalt erhalten und stabil bleiben – denn für die Wissenschaftler ist die Form der Organellen der Schlüssel zur ihrer Funktion. [mehr]
Fast alle Zellen unseres Körpers besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom - eine von der Mutter und eine vom Vater. Nur die Keimzellen (Ei- und Spermazellen) enthalten jeweils eine einzelne Kopie, damit bei der Befruchtung der normale, diploide Chromosomensatz wieder hergestellt werden kann. Keimzellen gehen aus einer speziellen Form der Zellteilung − der Meiose − hervor bei der die Anzahl der Chromosomen halbiert wird.

Biologie der Chromosomen

Die Kunst der Reduktion

Fast alle Zellen unseres Körpers besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom - eine von der Mutter und eine vom Vater. Nur die Keimzellen (Ei- und Spermazellen) enthalten jeweils eine einzelne Kopie, damit bei der Befruchtung der normale, diploide Chromosomensatz wieder hergestellt werden kann. Keimzellen gehen aus einer speziellen Form der Zellteilung − der Meiose − hervor bei der die Anzahl der Chromosomen halbiert wird. [mehr]
 
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