image: The whole is more than the sum of its parts: The researchers of the CRC 1551 will be focusing on the interaction of biopolymers. view more
Credit: ill./©: Joana Caria / CRC 1551
Molekulare Prozesse, die in Zellen ablaufen, sollen mithilfe der Polymerforschung besser verstanden werden. Das ist das Ziel eines neuen Sonderforschungsbereichs, den die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligt hat. Der SFB 1551 mit dem Titel "Polymerkonzepte zum Verstehen zellulärer Funktionen" startet im Januar 2023 unter Federführung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und mit Beteiligung des Instituts für Molekulare Biologie (IMB), des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung, des Max-Planck-Instituts für Biophysik und der Universität Stuttgart. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werden insbesondere die polymere Bauweise von DNA, RNA und Proteinen untersuchen und den Einfluss der polymeren Eigenschaften dieser Biomoleküle auf ihre Funktionen in der Zelle analysieren. Die DFG stellt hierfür in den ersten vier Jahren rund 9,5 Millionen Euro bereit.
Polymer-Eigenschaften von DNA, RNA und Proteinen stehen im Fokus
Polymere sind Moleküle, die aus vielen, oft gleichen Bausteinen aufgebaut sind, wie zum Beispiel Kunststoffe. Aber auch die Erbsubstanz DNA, die RNA als Transporter der genetischen Information und die Proteine, die anhand der Erbinformation gebildet werden, haben eine polymere Bauweise. "Wir wollen die Polymer-Eigenschaften von DNA, RNA und Proteinen analysieren, um ihr Zusammenwirken auf biologischer Ebene zu verstehen", erklärt Prof. Dr. Edward Lemke, der Sprecher des neuen Sonderforschungsbereichs. "Dazu haben wir starke Teams gebildet, die sich aus Forschenden aus den Lebenswissenschaften und der Polymerforschung zusammensetzen." Auf sie warten große Aufgaben: Eine menschliche Zelle besteht zu 20 Prozent ihrer Trockenmasse aus RNA, die DNA wiederum ist mit einer Länge von zwei Metern dicht in einen Zellkern von 10 Mikrometern Durchmesser gepackt – und kann dennoch abgelesen und kopiert werden.
Lücke im Verständnis der Zellfunktion von Biopolymeren soll geschlossen werden
Bisher wurde bei der Betrachtung biologischer Mechanismen die polymere Natur dieser Makromoleküle nicht ausreichend berücksichtigt – obwohl in den vergangenen Jahren offensichtlich wurde, wie wichtig das Wissen über Polymere ist, um zelluläre Prozesse zu verstehen. Allerdings gibt es auch deutliche Unterschiede zwischen den klassischen Polymeren und den Biopolymeren. Die Konzepte der Polymerforschung müssen daher in die Welt der Biologie übersetzt werden.
"Aber der Austausch von Wissen und Expertise in unserem Netzwerk soll nicht nur dafür genutzt werden, Techniken aus der Polymerforschung in die Lebenswissenschaften zu übertragen", beschreibt Prof. Dr. Dorothee Dormann, Vizesprecherin des neuen SFB und Professorin für Molekulare Zellbiologie an der JGU, das Vorhaben. "Langfristig wollen wir Nichtgleichgewichts-Prozesse, die durch das komplexe Zusammenspiel mehrerer Komponenten in Zellen angestoßen werden, detailliert beschreiben." Die Beteiligten hoffen, dass sie dadurch auch besser verstehen werden, wie Zellen auf molekularer Ebene altern, und Grundlagen für die Entwicklung einer neuen Generation von Therapeutika schaffen können.
Weiterführende Links:
http://www.gfk.uni-mainz.de/2266.php - GFK-Fellow Prof. Dr. Edward A. Lemke ;
https://www.imb.de/research/lemke/research/ - IMB-Website zu Edward A. Lemke ;
https://www.gfk.uni-mainz.de/prof-dr-dorothee-dormann/ - GFK-Fellow Prof. Dr. Dorothee Dormann ;
https://www.imb.de/research/our-research-groups/dormann/research - IMB-Website zu Dorothee Dormann ;
https://www.imb.de/ - Institut für Molekulare Biologie (IMB) ;
https://www.mpip-mainz.mpg.de/ - Max-Planck-Institut für Polymerforschung