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SPP 2191:  Molekulare Mechanismen funktioneller Phasenseparation

Fachliche Zuordnung Biologie
Chemie
Mathematik
Medizin
Physik
Förderung Förderung seit 2019
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402723784
 
Die Entwicklung der komplexen Lebensform der Eukaryoten erforderte die Bildung von Kompartments und die Separation von zellulären Prozessen in diese Kompartments. Diese Kompartments sind häufig Membran-umschlossene Strukturen wie der Zellkern, Mitochondria etc. Neben den Membran-umschlossenen Kompartments existieren die membranlosen Organellen, zu denen der Nukleolus, Stress Granules etc. zählen. Obwohl membranlose Organellen schon lange bekannt sind, wurde erst im letzten Jahrzehnt ersichtlich, dass ihre Bildung auf dem physikalischen Prinzip der Phasenseparation beruht, was ihnen gleichzeitig einzigartige Eigenschaften verleiht: Membranlose Organellen können reversibel sein, hoch dynamisch und kontinuierlich Moleküle mit ihrer Umgebung austauschen ohne sich dazu eines Transportsystems bedienen zu müssen. Diese Eigenschaften erfordern es, den Aufbau von Zellen und die existierenden Konzepte zur Zellkompartimentalisierung, sowie die Regulation von (inner)zellulärem Transport und Funktionen neu zu überdenken – „Zellbiologie 2.0“. Zur Erforschung dieser neuen Konzepte und zum Verständnis der Mechanismen, die der Bildung von membranlosen Organellen durch Phasenseparation zugrunde liegen, müssen Zellbiologie und Biophysik sowohl mit Biochemie, also auch mit theoretischen Modellen kombiniert werden und neue Techniken entwickelt sowie neue Zugänge zur Thematik erschlossen werden. Die Kombination der Disziplinen erlaubt es, testbare Vorhersagen zur Rolle der Phasenseparation in diversen biologischen Prozessen zu treffen, welche in funktionellen biochemischen, zellbiologischen und entwicklungsbiologischen Experimenten sowie in Krankheitsmodellen validiert werden. Die Forschung des letzten Jahrzehnts hat in diesem Bereich nur an der Oberfläche der Komplexität gekratzt, die der Bildung und Funktionalität von biologischen Kondensaten zugrunde liegt. Neben dem anfänglichen Fokus auf die Rolle der Phasenseparation in (zell)biologischen Prozessen wurde die Forschung jüngst auf solidere Kondensate ausgeweitet, die eine weitere Dimension der funktionellen Regulation bieten. Dieses Schwerpunktprogramm bietet Wissenschaftler*Innen unterschiedlicher Disziplinen, Forschungsumgebungen und wissenschaftlichen Werdegangs eine Plattform für gemeinsame Diskussion und Forschung. Das Programm erlaubt es Wissenschaftler*Innen synergistisch zusammen zu wirken zur Entschlüsselung neuer Funktionen und zur Entschlüsselung von Krankheitsbildern, die auf Kondensationsprozessen beruhen und die molekularen Mechanismen zu verstehen. In Rahmen dessen wird das Schwerpunktprogramm eine neue Generation von Wissenschaftler*Innen heranziehen, die die Grenzen der Disziplinen und Forschungsfelder überschreiten und aufkommende zentrale Fragen und Probleme der Lebenswissenschaften aus dem Blickwinkel der biologischen Kondensate betrachten.
DFG-Verfahren Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug Großbritannien

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