DynaMem – Dynamik von Membranen. Molekulare Grundlagen und Theoretische Beschreibungen

Membransysteme des Endoplasmatischen Retikulums (ER), Plastiden und Mitochondrien / Pflanzenwurzelzelle, die ein gelb fluoreszenzmarkiertem Plastidenprotein erzeugt, aufgezeichnet mit einem Lichtscheibenmikroskop / Einzelnes Plastid mit fluoreszenzmarkiertem Protein: Stroma (blau), innere Membran (grün), äußere Membran (rot) – Fluoreszenzaufnahme mit konfokalem Laserscanmikroskop

V.l.n.r.: Membransysteme des Endoplasmatischen Retikulums (ER), Plastiden und Mitochondrien / Pflanzenwurzelzelle, die ein gelb fluoreszenzmarkiertem Plastidenprotein erzeugt, aufgezeichnet mit einem Lichtscheibenmikroskop (Bilder: Prof. Dr. Enrico Schleiff) / Einzelnes Plastid mit fluoreszenzmarkiertem Protein: Stroma (blau), innere Membran (grün), äußere Membran (rot) – Fluoreszenzaufnahme mit konfokalem Laserscanmikroskop (veröffentlicht: Machettira, Anu B. et al. “Protein-Induced Modulation of Chloroplast Membrane Morphology.” Frontiers in plant science 2 [2011]: 118. PMC. Web. 8 Mar. 2018).

Zellen sind die Grundbausteine aller lebenden Organismen. Sie werden, wie auch viele ihrer intrazellulären Komponenten, durch Membranen begrenzt. Diese Zellmembranen sind äußerst dynamische Gebilde aus Molekülen, die sich gegeneinander verschieben. So kann die Zelle flexibel auf Umweltbedingungen reagieren und unterschiedlichste Funktionen erfüllen. In dem neuen Loewe-Schwerpunkt DynaMem unter Federführung der Goethe-Universität, wollen Forschergruppen aus Frankfurt und Mainz die fundamentalen biochemischen und molekularen Mechanismen verstehen, die der Dynamik von Membranen zugrunde liegen. Aus den gewonnenen Erkenntnissen sollen Strategien abgeleitet werden, die es ermöglichen, membrandynamische Prozesse spezifisch zu verändern.

Perspektivisch ist dieses Wissen auch für die medizinische Forschung wichtig, denn Membranen verändern sich beim Altern und unter Stress, sie spielen eine Rolle bei der Differenzierung von Zellen und beim programmierten Zelltod. Hier sitzen wichtige Zielmoleküle für Therapeutika. Darüber hinaus soll der Einfluss niedermolekularer Substanzen auf die Membrandynamik untersucht werden. Hieraus gewonnene Erkenntnisse zu Wirkmechanismen sind für die Pharmaindustrie von großem Interesse und könnten bedeutend zu einer Optimierung von Arzneimitteln gegen verschiedene Erkrankungen, wie z.B. neuromuskuläre Erkrankungen oder Parkinson, beitragen.

In den vergangenen Jahren ist an den Standorten Frankfurt und Mainz eine international herausragende Infrastruktur für die Erforschung biologischer Membranen entstanden, der von der Grundlagenforschung bis in die medizinisch-klinische Forschung reicht. Neben der Goethe-Universität und der Gutenberg-Universität Mainz sind das Frankfurt Max Planck-Institut für Biophysik und das Mainzer Max Plank-Institut für Polymerforschung beteiligt.

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