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MPI für Biochemie, Am Klopferspitz 18, 82152 Martinsried

www.biochem.mpg.de

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Prof. Dr. Petra Schwille
Direktorin

MPI für Biochemie, Am Klopferspitz 18, 82152 Martinsried

www.biochem.mpg.de/schwille

Zelluläre und molekulare Biophysik

Zelluläre und molekulare Biophysik

Das ABC des Lebens

Große unilamellare Vesikel (GUVs) bestehen aus einer einzelnen Lipid-doppelschicht, die sich zu einer hohlen Kugel zusammenschließt.
Große unilamellare Vesikel (GUVs) bestehen aus einer einzelnen Lipid-doppelschicht, die sich zu einer hohlen Kugel zusammenschließt. [weniger]

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.

Die ersten Zellen auf der Erde müssen aus einfachen „Bauteilen“ entstanden sein. Für die Evolution war dies ein wichtiger und bislang unverstandener Schritt, den die Forscher durch die Herstellung einer künstlichen Zelle entschlüsseln wollen. Doch selbst eine Minimalzelle ist momentan noch zu komplex, um sie nachzubauen. Deshalb müssen die Forscher zunächst kleinere biologische Module zusammensetzen. Schwilles Augenmerk gilt hier vor allem den biologischen Membranen, die aus einer Vielzahl von Proteinen und Lipiden bestehen. Sie begrenzen Zellen als Ganzes und sind an vielen zellulären Prozessen beteiligt.

Technisches Rüstzeug
Um grundlegende, biologische Vorgänge besser zu verstehen, entwickelt die Biophysikerin selbst Methoden für deren Erforschung. Sie hat bereits die aus der Physik stammende Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie und weitere Methoden zur Analyse einzelner Moleküle so erweitert, dass sie auch in der Biologie zum Einsatz kommen können. Mit diesen Methoden lassen sich die Dichte und Dynamik einzelner zellulärer Moleküle mit bislang unerreichter Präzision bestimmen.

Evolution in Blick
Schwille gelang es bereits, ein modellhaftes Membransystem mit anderen aktiven Bausteinen zu verbinden. Aus einer künstlichen Zellhülle, zwei bakteriellen Proteinen sowie der Energiequelle ATP entstand ein minimales biologisches System, das zur Selbstorganisation fähig ist. Trotz erster Erfolge und methodischer Fortschritte ist die künstliche Zelle aber noch nicht in greifbare Nähe gerückt: In absehbarer Zeit werden Zellen vermutlich auch weiterhin von anderen Zellen abstammen.

 
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