GRK 2756:  Das Zytoskelett als aktives System – von molekularen Wechselwirkungen zu zellulärer Biophysik

• Subject Area: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Grundlagen der Biologie und Medizin
• Term: since 2023
• Website: Homepage
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 449750155

Ziel dieses Graduiertenkollegs (GRKs) ist es, eine junge Wissenschaftler-Generation auszubilden, die sich mit Fragen zur Physik der aktiven Materie befasst. Dies setzt voraus, dass die Promovierenden die mesoskopische Dynamik von wechselwirkenden Elementen von Grund auf verstehen und lernen, skalenübergreifend zu denken. Die Promovierenden sollen sich daher bei der Anwendung quantitativer Methoden auf die molekulare und zelluläre Biophysik sicher fühlen. Diese beiden Teilgebiete der biologischen Physik haben in den letzten Jahren große Erfolge erzielt. Forschung zu molekularer und zellulärer Biophysik wird jedoch nach wie vor in von voneinander getrennten Wissenschafts-Communities verfolgt. Ein Grund dafür liegt in der intrinsischen Trennung der Skalen, von einzelnen Molekülen über mesoskopische Filamente und Membranen zu Zellen und Geweben. Unser Ziel ist es, diese Skalen in einem frühen Stadium der wissenschaftlichen Laufbahn, zu überwinden, indem wir maßgeschneiderte Forschungsprojekte anbieten, die durch ein angepasstes Ausbildungsprogramm ergänzt werden. Als übergreifendes Forschungsthema für das GRK wählen wir das Zytoskelett mit seinen drei Arten von Filamenten (Aktin-Filamente, Mikrotubuli und Intermediärfilamente), den transienten Verbindungen durch passive Quervernetzer und aktive molekulare Motoren, sowie der umschließenden Membran. Das Zytoskelett eukaryotischer Zellen ist ein wichtiger Akteur in der Zellmechanik und orchestriert wichtige biologische Prozesse wie z.B. Motilität, Adhäsion, Teilung, Tumorentstehung und Wundheilung. Es ist damit ein Paradebeispiel für aktive Materie und wirft eine Fülle wichtiger Fragen der statistischen Nicht-Gleichgewichtsphysik auf. Die angebotenen Forschungsthemen umfassen Aspekte aus der Mathematik, Physik, physikalischen Chemie und Biologie, experimentelle, analytische und nummerische Ansätze, sowie in vitro und zelluläre Systeme. Unser Qualifizierungsprogramm wird 6 Schlüsselelemente kombinieren: 1) eine enge Betreuung durch die ProjektleiterInnen des GRKs, 2) Gelegenheit für wissenschaftliche Diskussionen auf hohem Niveau, 3) interdisziplinäre Seminare, 4) ein maßgeschneidertes Kursprogramm mit praktischer Ausbildung, 5) „soft skills“, und 6) Mentoring zur Verbesserung der Lehr- und Kommunikationsfähigkeiten. Die jungen WissenschaftlerInnen in unserem GRK werden in der Lage sein in einem internationalen Umfeld zu arbeiten und nicht nur anspruchsvolle wissenschaftliche Probleme zu lösen, sondern die Ergebnisse auch an ein heterogenes Publikum zu vermitteln. Angesichts des hervorragenden Forschungsumfeldes in Göttingen und der wichtigen Fortschritte in der weltweiten Biophysik-Community in den letzten Jahren ist jetzt der richtige Moment, in die Ausbildung der nächsten Generation von WissenschaftlerInnen zu investieren, die in der Lage sein werden, die relevanten Skalen in der Biophysik zu überbrücken und herausfordernde Fragen bezüglich der aktiven Materie fern vom Gleichgewicht zu beantworten.

• DFG Programme: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Georg-August-Universität Göttingen
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie; (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) (aufgelöst)
• Sprecherin: Professorin Dr. Sarah Köster
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Timo Betz; Professor Dr. Helmut Grubmüller; Professor Dr. Andreas Janshoff; Professor Dr. Stefan Klumpp; Dr. Péter Lénárt; Professor Dr. Tim Salditt; Dr. Melina Schuh; Professor Dr. Peter Sollich; Professorin Dr. Claudia Steinem; Professorin Dr. Anne Wald