Sonderforschungsbereich 1551

Polymere Konzepte in Zellulären Funktionen

Wesentliche biologische Prozesse wie die Transkription von DNA in RNA und die Translation in Proteine werden durch das Zusammenspiel mehrerer Biomoleküle in einer komplexen Umgebung gesteuert und hängen davon ab. Die Wechselwirkungen der Biomoleküle umfassen ein breites Spektrum von Wechselwirkungstypen, das von dimeren Wechselwirkungen über große Komplexe bis hin zur Hierarchie des Ein- und Auspackens des Genoms reicht. In diesem Sonderforschungsbereich (SFB) 1551 werden Biowissenschaftler und Polymerwissenschaftler gemeinsam Biomoleküle als Biopolymere untersuchen, wobei der Schwerpunkt auf deren polymerer Natur liegt. Wie neuere Forschungsarbeiten zeigen, führt die polymere Natur von Biopolymeren zu Phänomenen wie Phasentrennung, Phasenübergängen und komplexen Organellenarchitekturen in Zellen, deren Auswirkungen auf die zellulären Funktionen noch nicht vollständig geklärt sind. Durch die Anwendung theoretischer und experimenteller Konzepte aus der Polymerwissenschaft wird diese Initiative es den Wissenschaftlern ermöglichen, neue Perspektiven auf biologische Phänomene zu gewinnen und damit neue Wege zum Verständnis der molekularen Grundlagen zellulärer Dysfunktion bei Alterung und altersbedingten Krankheiten wie neurodegenerativen Störungen und Krebs zu eröffnen.

Polymere bestehen aus ähnlichen kleinen Einheiten - den Monomeren. In der Biologie kann ein Monomer von einer Aminosäure über kleine Domänen (wie Ubiquitin) bis hin zu ganzen Nukleosomen reichen. Aus der Sicht eines Polymerwissenschaftlers können diese Einheiten als Elemente einer Polymerkette mit unterschiedlichen Größen und Eigenschaften modelliert werden. So kann es für sehr unterschiedliche Biomoleküle gemeinsame Verhaltensweisen oder Eigenschaften geben, die auf ihre polymere Natur zurückzuführen sind. Durch die Bildung interdisziplinärer Teams zielt der SFB 1551 darauf ab, das Wissen und den Werkzeugkasten der Polymerwissenschaftler zur Untersuchung komplexer Heteropolymere in komplexen Systemen auf allen Längenskalen zu erweitern und das Verständnis der Biologen dafür zu vertiefen, wie polymere Konzepte zelluläre Funktionen steuern.