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Biologie


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Zweite Förderungsperiode für den SFB 944 bewilligt

Mit Beschluß der DFG vom 20. November 2014 wird der SFB 944 für weitere vier Jahre gefördert. mehr

SFB 944 - Physiologie und Dynamik zellulärer Mikrokompartimente

Sprecher des SFB: Prof. Dr. Christian Ungermann 

Telefon: +49 (0)541 969 - 2794 (Sekretariat Frau Keller)

cu@uos.de

Homepage des SFB

Ein Sonderforschungsbereich (SFB) ist der einem gemeinsamen wissenschaftlichen Thema gewidmete Forschungsverbund mehrerer Arbeitsgruppen. Ein SFB wird in einem aufwendigen Verfahren beantragt, anschließend von einem Konsortium aus Fachwissenschaftlern begutachtet und im Falle der Bewilligung für festgelegte Antragsperioden (4 Jahre) mit jeweils mehreren Millionen Euro durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Daher sind Sonderforschungsbereiche wesentliche Elemente der Profilbildung von  Instituten oder Fachbereichen. Die Forschungsgelder werden vor allem für Stellen, Verbrauchsmittel und spezielle apparative Ausstattung verwendet. Die  Laufzeit eines SFB ist auf 12 Jahre begrenzt.

Die Biologie der Universität Osnabrück hat eine lange und erfolgreiche SFB-Tradition. Seit nunmehr 27 Jahren existieren durchgehend Sonderforschungsbereiche im Fachbereich, die sich auf Membranproteine (SFB 193, 1983-1998) und deren Funktion innerhalb von Zellen (SFB 431, 1999-2010) fokussiert haben.

Abbildung 1 Ribonucleotid-Granulae (grün) im Zytosol einer Nervenzelle. Das Zytoskelett ist blau eingefärbt.

 

Im Januar 2011 begann der SFB 944 »Physiologie und Dynamik zellulärer Mikrokompartimente« seine Arbeit. Im Januar 2015 startete der SFB in die zweite Antragsperiode mit insgesamt 14 Arbeitsgruppen, die die  Organisation von Proteinen und Lipiden im zellulären Zusammenhang untersuchen. Lebende Organismen bestehen aus sehr unterschiedlichen Zellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen. Diese speziellen Funktionen erfordern die Untergliederung der Zellen in weitere Reaktionsräume, die Organellen genannt werden. Dazu zählt beispielsweise der Zellkern. Eine Vielzahl verschiedener Proteine bildet bzw. wirkt an diesen Substukturen und organisiert so das zelluläre Geschehen. Die Wirkmechanismen dieser Proteine werden durch ihre unmittelbaren (Mikro-)Umgebungen bestimmt, die ihrerseits aus anderen Proteinen und Membranen zusammengesetzt sein können. Im weitesten Sinne lässt sich eine Zelle mit einer hochspezialisierten Fabrik vergleichen, in der an genau festgelegten Orten Produkte hergestellt oder weiterverarbeitet werden.

Abbildung 2 Endosomen eine Hefezelle (grün/weiß) in der Nähe der Vakuole (lila).

Die am SFB beteiligten Gruppen versuchen aufzuklären, wie die jeweilige Mikroumgebung eines Proteins die Funktionsweise eines Organells und letztlich der ganzen Zelle beeinflusst. Von besonderem Interesse für den neuen SFB 944 ist die raum/zeitliche Veränderung solcher Mikrokompartimente und ihre Bedeutung für das (Über-)leben von Organismen. Ziel des SFB 944 ist das Aufdecken allgemein gültiger Prinzipien der Organisation von suborganellaren Strukturen und ihrer Physiologie.

Eine derart komplexe Fragestellung erfordert ein umfangreiches zellbiologisches und biophysikalisches Methodenarsenal: von der Identifikation neuer Komponenten über ihre Verortung und Dynamik mittels hochauflösender Mikroskopie bis hin zur quantitativen Analyse der Wechselwirkungen. Die apparative Infrastruktur der Biologie wird mit Hilfe des neuen Sonderforschungsbereiches erweitert werden, und sie steht allen Arbeitsgruppen zur Verfügung.

Der SFB 944 zeichnet sich auch durch die fächerübergreifende Zusammenarbeit von Arbeitsgruppen aus der Osnabrücker Biologie, Physik und Mathematik sowie zwei Arbeitsgruppen der Universität Münster aus. 

Abbildung 3 Untersuchung von Mikrokompartimenten auf der Plasmamembran menschlicher Zellen mittels 3-Farben-Höchstauflösungsmikroskopie. Die Proteinuntereinheiten IFNAR1 (grün) und IFNAR2 (rot) des Typ I-Interferonrezeptors sowie das Aktin-Zytoskelett (blau) wurden in lebenden HeLa-Zellen mit photoschaltbaren Fluoreszenzfarbstoffen markiert. Anschließend können dann durch sukzessive Photoaktivierung einzelne Fluorophore mit einer Genauigkeit von ca. 20 nm lokalisiert werden. Aus diesen Einzelmessungen lassen sich Bilder mit einer etwa zehnfach höheren Auflösung erhalten als mit üblichen Fluoreszenzmikroskopie-Techniken. Im Übersichtsbild (A) sind die Konturen der Zelle erkennbar. Im Ausschnitt (B) sind mehrere Bereiche mit charakteristischer submikroskopischer Organisation der beteiligten Proteine noch weiter vergrößert dargestellt. Durch die sehr hohe Auflösung wird die Organisation einzelner IFNAR1- und IFNAR2-Moleküle entlang zytoskelettaler Strukturen erkennbar.