Zellfunktionen verstehen: Neuer SFB verbindet Lebenswissenschaften und Polymerforschung

DFG bewilligt den neuen Sonderforschungsbereich 1551 „Polymerkonzepte zum Verstehen zellulärer Funktionen“

Molekulare Prozesse, die in Zellen ablaufen, sollen mithilfe der Polymerforschung besser verstanden werden. Das ist das Ziel eines neuen Sonderforschungsbereichs, den die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligt hat. Der SFB 1551 mit dem Titel „Polymerkonzepte zum Verstehen zellulärer Funktionen“ startet im Januar 2023 als Kooperation zwischende dem Max-Planck-Instituts für Polymerforschung, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), des Instituts für Molekulare Biologie (IMB), des Max-Planck-Instituts für Biophysik und der Universität Stuttgart. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werden insbesondere die polymere Bauweise von DNA, RNA, Proteinen und synthetischer Modellverbindungen untersuchen und den Einfluss der polymeren Eigenschaften sowie der Interaktion dieser Biomoleküle auf die Funktion der Zelle analysieren. Die DFG stellt hierfür in den ersten vier Jahren rund 9,5 Millionen Euro bereit.

Polymer-Eigenschaften von DNA, RNA und Proteinen stehen im Fokus

Polymere sind Moleküle, die aus vielen, oft gleichen Bausteinen aufgebaut sind, wie zum Beispiel Kunststoffe. Aber auch die Erbsubstanz DNA, die RNA als Transporter der genetischen Information und die Proteine, die anhand der Erbinformation gebildet werden, haben eine polymere Bauweise. „Wir wollen die Polymer-Eigenschaften von DNA, RNA und Proteinen analysieren, um ihr Zusammenwirken auf biologischer Ebene zu verstehen“, erklärt Prof. Dr. Edward Lemke von der JGU, der Sprecher des neuen Sonderforschungsbereichs. „Dazu haben wir starke Teams gebildet, die sich aus Forschenden aus den Lebenswissenschaften und der Polymerforschung zusammensetzen.“ Auf sie warten große Aufgaben: Eine menschliche Zelle besteht zu 20 Prozent ihrer Trockenmasse aus RNA, die DNA wiederum ist mit einer Länge von zwei Metern dicht in einen Zellkern von 10 Mikrometern Durchmesser gepackt – und kann dennoch abgelesen und kopiert werden.

Lücke im Verständnis der Zellfunktion von Biopolymeren soll geschlossen werden

Bisher wurde bei der Betrachtung biologischer Mechanismen die polymere Natur dieser Makromoleküle nicht ausreichend berücksichtigt – obwohl in den vergangenen Jahren offensichtlich wurde, wie wichtig das Wissen über Polymere ist, um zelluläre Prozesse zu verstehen. Allerdings gibt es auch deutliche Unterschiede zwischen den klassischen Polymeren und den Biopolymeren. Die Konzepte der Polymerforschung müssen daher in die Welt der Biologie übersetzt werden.

Mehrere Gruppen des MPI beteiligt

Auch für das Max-Planck-Institut für Polymerforschung ist die Bewilligung des SFB ein großer Erfolg. „Wir freuen uns, in den nächsten Jahren mit den Kolleginnen und Kollegen der anderen Institutionen zusammenzuarbeiten, sowohl mit unseren wissenschaftlichen Gruppen wie auch unseren Servicegruppen, die mit Untersuchungsmethoden die Experimente begleiten“, sagt Tanja Weil, geschäftsführende Direktorin des MPI-P und Mitglied des Steering-Kommitees des neuen SFB.

Vom MPI werden sich Gruppen um Mischa Bonn, Direktor des Arbeitskreises „Molekulare Spektroskopie“, Martin Girard und Oleksandra Kukharenko, beide Gruppenleiter im Arbeitskreis „Theorie der Polymere“, Kurt Kremer, Direktor des Arbeitskreises „Theorie der Polymere“, Svenja Morsbach, Gruppenleiterin im Arbeitskreis „Physikalische Chemie der Polymere“ sowie Direktorin Katharina Landfester des Arbeitskreises „Physikalische Chemie der Polymere“ und Tanja Weil, Direktorin des Arbeitskreises „Synthese von Makromolekülen“, beteiligen.