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WILLKOMMEN AM MPI FÜR MOLEKULARE PHYSIOLOGIE

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Jeden Tag sorgen Billionen von Zellen im Körper dafür, dass wir sehen, denken, sprechen und uns bewegen können. Woher weiß jede Zelle, was ihre Aufgabe ist? Wie kann aus einer unvorstellbaren Vielzahl von nanometergroßen Molekülen ein Organismus entstehen, obwohl es keinen Bauplan gibt? Was ist überhaupt „Leben“?

Seit Jahrhunderten versuchen Philosophen und Naturforscher, dieses Rätsel zu ergründen. Doch viele Fragen sind bis heute ungeklärt. Wir wollen wissen, wie die Bausteine der Zellen sich selbst organisieren und dafür sorgen, dass bestimmte chemische Reaktionen zur richtigen Zeit am richtigen Ort geschehen – oder aber Fehler dazu führen, dass Krankheiten wie Krebs entstehen. Dazu erforschen wir die maßgeblichen Prozesse auf mehreren Ebenen. Von einzelnen Molekülen über größere Proteinkomplexe bis hin zu ganzen Zellen.

Am Institut gibt es vier wissenschaftliche Abteilungen, die jeweils von einem Direktor geführt werden. Das breit gefächerte naturwissenschaftliche Spektrum erstreckt sich von der Zellbiologie über die Strukturbiologie bis hin zur Organischen Chemie. Jede Abteilung hat sich auf einem wissenschaftlichen Feld hinsichtlich der Ausrichtung und Methodik spezialisiert, jedoch bilden die Abteilungen untereinander zahlreiche wissenschaftliche Schnittflächen. So werden z.B. in Zusammenarbeit gezielt Wirkstoffe entwickelt oder Proteinstrukturen aufgeklärt, um essenzielle biologische Prozesse besser verstehen zu können. 

Mechanistische Zellbiologie > 
Das Wunder des Wachstums wird durch die Wiederholung eines Prozesses möglich gemacht, der jedes Mal fehlerfrei ablaufen muss: die Zellteilung, bei der aus einer Zelle zwei identische Tochterzellen entstehen. In unserer Abteilung untersuchen wir die unterschiedlichen molekularen Mechanismen, die gewährleisten, dass das Erbmaterial korrekt auf die beiden Tochterzellen verteilt wird. Dazu erforschen wir die Struktur und Funktion einer Vielzahl von Proteinen, die daran beteiligt sind.

Systemische Zellbiologie > 
Alle Prozesse im Körper laufen selbstorganisiert ab. Und vieles spricht dafür, dass die große Komplexität der belebten Natur eigentlich auf der Kombination einiger weniger, einfacher Regeln beruht. Dazu zählen die zufällige Fluktuation von Molekülen, deren lokale Wechselwirkungen, das Prinzip der negativen Rückkoppelung und autokatalytische Loops. In unserer Abteilung erforschen wir genau diese Mechanismen und Netzwerke. Wir wollen herausfinden, wie sie funktionieren, welche Dynamiken dahinter stecken und wie sie durch gezielte Eingriffe in die Schaltkreise beeinflusst werden können.

Strukturbiochemie > 
Zellen stehen im ständigen Austausch mit ihrer Umgebung. Eine maßgebliche Rolle dabei spielen Proteine, die in die Membran eingebettet sind. Ziel unserer Forschung ist es zum einen, die Funktionsweise solcher Membranproteine zu verstehen. Dafür ist es unabdingbar, zunächst ihre Struktur aufzuklären. Eine Technik, die wir dazu verwenden, ist die Elektronenkristallographie von zweidimensionalen Kristallen. Zum anderen untersuchen wir größere Komplexe von Proteinen, molekulare Maschinen, die lebenswichtige Funktionen ausführen. Da größere Protein-Komplexe jedoch nur schwer zu kristallisieren sind, setzten wir zur Strukturanalyse die Kryo-Elektronenmikroskopie ein.

Chemische Biologie > 
Die Entwicklung von Wirkstoffen zur gezielten Beeinflussung biologischer Prozesse gleicht der Suche nach der Stecknadel im Heuhaufen. Nur wenige der Millionen synthetisch gewonnener Verbindungen zeigen Effekte. Wir verfolgen deshalb einen anderen Ansatz: Wir orientieren uns an Vorbildern aus der Natur. Denn die Evolution hat eine Vielzahl von hocheffektiven Substanzen hervorgebracht. Schwerpunkt unserer Arbeit ist unter anderem die Entwicklung neuer Methoden und Strategien für die chemische Herstellung naturstoffnaher Substanzbibliotheken. Ein weiterer Schwerpunkt ist, diese Substanzen auf ihre Wirkung zu testen und ihre Ziele zu identifizieren.