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SFB 613:  Physik von Einzelmolekülprozessen und molekularer Erkennung in organischen Systemen

Fachliche Zuordnung Physik
Biologie
Chemie
Förderung Förderung von 2002 bis 2012
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5485220
 
In dem interdisziplinär angelegten Sonderforschungsbereich werden die physikalischen Mechanismen identifiziert und untersucht, die Einzelmolekülprozesse in komplexen organisch-chemischen und biologischen Molekülsystemen steuern. Diese Fragestellung umfasst die Problemkreise: molekulare Struktur und Funktionalität, Dynamik, den Einfluss der Umgebung auf Einzelmolekülprozesse und übergeordnete Strukturbildung. Ein zentrales Prinzip ist dabei die molekulare Erkennung: eine selektive, höchst spezifische Wechselwirkung zwischen molekularen Spezies. Sie ermöglicht Auswahl und Funktionalität durch Erkennung von räumlichen und chemischen Mustern und kann damit als Grundlage für Selbstorganisation und Strukturbildung angesehen werden. Dieses in der Natur äußerst erfolgreiche Prinzip spezifischer Auslese basiert auf einer Kombination endlich vieler, für sich zunächst unspezifischer nicht-kovalenter physikalischer Wechselwirkungen, die durch ihre räumliche Anordnung und chemische Struktur Spezifizität, Selektivität und Vielfalt ermöglichen. Beispiele hierfür sind die regelmäßigen Anordnungen der Zellhüllen bildenden S-Layer-Proteine in Bakterien, die für den Protonentransport durch die Membran verantwortlichen V-ATPase-Membranproteine oder die für die Regulation von Genen verantwortliche sequenzspezifische Bindung von Proteinen an DNA. Obwohl die erwähnten Systeme bereits physiologisch, biochemisch oder molekular-genetisch untersucht wurden und ein Bild der biologischen Funktion existiert, sind wir noch weit davon entfernt, die den Prozessen zugrundeliegenden molekularen Wirkungsmechanismen oder die übergeordneten Prinzipien für die Strukturbildung zu verstehen. Ziel ist es, dieses molekulare Prinzip in exemplarischen organischen und bioorganischen Systemen mit einem breiten Spektrum physikalischer Methoden genauer zu untersuchen: Dabei wird konkret der Schwerpunkt auf die Untersuchung spezifischer Wechselwirkungen in DNA-Protein-, Protein-Protein- und speziellen organischen supramolekularen Molekülsystemen mit selektiven Erkennungsmotiven und schaltbaren Molekülverbindungen gelegt. Der Begriff des Einzelmolekülprozesses bezieht sich dabei auf die frei in Lösung, in einer Zelle, oder auf einer Oberfläche immobilisierten Molekülsysteme.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Universität Bielefeld
 
 

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