GRK 2900:  Nanomaterials@Biomembranes: Rational konzipierte Oberflächenarchitekturen für die Untersuchung und Manipulation von Biomolekülen im Nanomaßstab an Membranen

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin ; Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung
• Förderung: Förderung seit 2024
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501879556

Zahlreiche wichtige biologische Prozesse haben sich im Kontext von Lipidmembranen entwickelt. Die funktionelle Organisation von Proteinen an Membranen wird daher durch die spezifischen Lipid- und Proteinzusammensetzungen reguliert, welche die Membraneigenschaften bestimmen. Die hohe Dynamik von Lipiden und Proteinen in Verbindung mit der Heterogenität von Membranen auf der Nano- und Mesoskala hat jedoch bisher präzise mechanistische Erkenntnisse limitiert. Unsere Initiative schlägt ein interdisziplinäres Forschungsprogramm vor, das darauf abzielt, neuartige, auf Nanomaterialien basierende Werkzeuge zur Quantifizierung und Korrelation molekularer Wechselwirkungen und der konformationellen Organisation von Proteinen an Membranen mit bisher unerreichter räumlicher und zeitlicher Auflösung zu entwickeln. Unter der Leitung von Experten für Chemie und Physik von Nanomaterialien und Biologen aus den Bereichen Membranzellbiologie und Biophysik werden die Doktoranden die Eigenschaften von Nanomaterialien und deren Integration in biologisch relevante Membranarchitekturen rational gestalten. Besonderes Augenmerk wird auf energieumwandelnden Nanomaterialien liegen, um optische Abfragen und Manipulationen mit nanoskaligem Einschluss zu erreichen, sowie auf ultradünnen makroporösen Substraten und leitfähigen Kohlenstoff-Nanomaterialien für multimodale, korrelative Abfragen mit Photonen und Elektronen. Die Doktorandenprojekte werden in kollaborativen Projektclustern organisiert, die jeweils die Entwicklung und Charakterisierung von Nanomaterialien für die rationelle Entwicklung neuartiger Werkzeuge, die Verbindung mit repräsentativen Membranmodellsystemen und die biophysikalische Anwendung umfassen. Mit diesen Ansätzen sollen zentrale Herausforderungen in der Membranbiologie adressiert werden, nämlich (i) Lipiddynamik an Signalkomplexen in der Plasmamembran, (ii) Erkennung und Reparatur von Membranschäden, (iii) Transport durch selbstorganisierte Membranporen sowie (iv) Vesikelbindung und -fusion. Das Forschungsgebäude "Center for Cellular Nanoanalytics" wird ein ideales Arbeitsumfeld für die erfolgreiche Umsetzung der hochgradig interdisziplinären Projekte bieten. Geeignete Doktoranden für das Graduiertenkolleg werden über unseren internationalen Masterstudiengang "Nanosciences: Materials, Molecules & Cells" an den Schnittstellen von Biologie, Chemie und Physik sichergestellt. Ein maßgeschneidertes Qualifizierungsprogramm mit Fokus auf die Interdisziplinarität wird ein schnelles Onboarding sowie frühen Forschungserfolg sicherstellen. Dazu gehören (i) ein erstes Methodentraining und eine Einführung in Forschungsansätze für einen effizienten Projektstart in der Frühphase; (ii) Austausch mit Experten zu spezifischen, methodischen Teilthemen sowie Seminare und jährliche Vorträge mit renommierten externen Referenten und (iii) Seminare zum hybriden Denken, um die Kreativität über Disziplinen hinweg zu beflügeln.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Universität Osnabrück
• Sprecher: Professor Dr. Jacob Piehler
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professorin Dr. Katia Cosentino; Professor Dr. Markus Haase; Professor Dr. Andreas Hennig; Professor Dr. Joost Holthuis; Professor Dr. Mirco Imlau; Dr. Carola Meyer; Professor Dr. Arne Möller; Professor Dr. Martin Steinhart; Professor Dr. Christian Ungermann; Dr. Laura Vittadello, Ph.D.; Dr. Changjiang You