SFB 863:  Kräfte in biomolekularen Systemen

Fachliche Zuordnung Biologie
Physik
Förderung Förderung von 2010 bis 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 111166240
 

Projektbeschreibung

Mechanische Kräfte kontrollieren und beeinflussen viele lebenswichtige Vorgänge in unseren Zellen. Beispiele dafür sind die Organisation des Genoms, zellulärer Transport, Zellbewegung oder auch Zellentwicklung und –differenzierung. Wie mechanische Signale letztendlich zu einer komplexen biologischen Antwort führen ist immer noch wenig verstanden, obwohl diese Frage für viele biologisch und medizinisch bedeutsame Prozesse wichtig ist. Um die Prinzipien zu entschlüsseln, die der Mechanobiologie zugrunde liegen, benötigt man einen multi-disziplinären Ansatz, der fortschrittliche Einzelmolekülmethoden, in vitro Rekonstitution von biomolekularen Systemen, als auch bildgebende Verfahren und Zellbiologie miteinander verbindet. In den vergangenen 8 Jahren hat dieser Sonderforschungsbereich ein Team von Biophysikern, Theoretikern, Biochemikern und Zellbiologen zusammengebracht, welches sich gemeinsam zum Ziel gesetzt hat, die Wirkung mechanischer Kräfte auf biomolekulare Systeme in einem interdisziplinären Ansatz zu erforschen.In der vergangenen Antragsperiode haben die Forscher dieses SFBs modernste Techniken entwickelt, die es erlauben, biomechanische Systeme angefangen vom einzelnen Molekül bis hin zur ganzen Zelle zu erforschen. Über diesen Zeitraum sind starke Zusammenarbeiten zwischen den verschiedenen Projekten entstanden. Die Kombination aus physikalischen Techniken und fortschrittlicher Zellbiologie hat Synergien geschaffen, die Forschung möglich gemacht hat, die eine einzelne Gruppe unmöglich alleine bewältigen kann. Viele Schlüsselentwicklungen in diesem SFB, wie z. B. dynamische Strukturbiologie mit FRET, Einzelmolekülkraftspektroskopie, Einzelmolekül-Devices aus DNA Origami oder auch in vivo Kraftsensoren haben unsere Forschung auf ein neues Niveau gehoben, auf dem jetzt Experimente möglich sind, die noch zu Anfang des SFBs unmöglich erschienen. In den kommenden 4 Jahren werden wir diesen Schub nutzen und neue Fragen in der biomolekularen Mechanik in Angriff nehmen. Im Forschungsbereich A werden wir Biomechanik auf der Einzelmolekülebene untersuchen. Ein neuer Schwerpunkt wird hierbei auf mechanischen Aspekten der DNA Replikation und Packung liegen. Als Techniken kommen DNA Origami, Magnetische Pinzetten, mikrofluidische Methoden und Molekulardynamik-Simulationen zum Einsatz. Im Forschungsbereich B werden wir Mechanik auf der supramolekularen und zellulären Ebene untersuchen. Mechanik von aktiven Zytoskelett-Netzwerken, molekularen Motoren und der Zelladhäsion wird im Zentrum der Projekte stehen. Diese Forschung wird uns in vitro Modelle an die Hand geben um die Mechanik von wichtigen Prozessen, wie Zellbewegung und –teilung zu verstehen. Mit Abschluß der vollen zwölf Jahre dieses Sonderforschungsbereichs werden wir viele Grundlagen biomechanischer Prozesse entschlüsselt haben, die wichtig für die biologische und medizinische Forschung sind.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Technische Universität München (TUM)
Beteiligte Hochschule Ludwig-Maximilians-Universität München
Beteiligte Institution Max-Planck-Institut für Biochemie (MPIB)
Sprecher Professor Dr. Matthias Rief