![\"\"](\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/web_Sprecher_SCALE.jpg\")
Prof. Dr . Martin Beck (v .li.n.re.), Foto: SCALE<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
Wir verf\u00fcgen in der Strukturaufkl\u00e4rung von RNA- und Membranproteinkomplexen \u00fcber eine gro\u00dfe Expertise. An diese erfolgreiche Forschung wollen wir mit SCALE ankn\u00fcpfen\u00ab, betont Biologie-Professorin Michaela M\u00fcller-McNicoll. Gemeinsam mit der Biochemie-Professorin Inga H\u00e4nelt und dem Direktor des Max-Planck-Instituts f\u00fcr Biophysik, Martin Beck, vertritt sie als Sprecherin den SCALE-Cluster. Besonders wichtig f\u00fcr den Erfolg von SCALE ist dessen interdisziplin\u00e4rer Ansatz: An der Clusterinitiative beteiligt sind unter anderem auch das Frankfurt Institute of Advanced Studies (FIAS) und das Max-Planck-Institut f\u00fcr Hirnforschung: \u00bbViele Institute, die auf dem Campus Riedberg versammelt sind, arbeiten bei SCALE zusammen\u00ab, so M\u00fcller-McNicoll.<\/p>\n\n\n\n
Eine Zelle ist (wie) ein Haus<\/h4>\n\n\n\n
Die Biologin erkl\u00e4rt die Ausrichtung von SCALE mittels eines Bildes: \u00bbEine Zelle kann man sich metaphorisch betrachtet als ein Haus vorstellen: Dort gibt es eine K\u00fcche, ein Badezimmer, ein Wohn- und ein Schlafzimmer und vielleicht auch eine Abstellkammer; ebenso besteht auch die Zelle aus verschiedenen Abteilungen oder Organellen. Dazu geh\u00f6ren ein Zellkern, Mitochondrien, Ribosomen und Synapsen, also Kontakte zwischen Nervenzellen. Die Zimmer eines Hauses sind von W\u00e4nden umgeben, durch T\u00fcren oder Fenster sind die W\u00e4nde gewisserma\u00dfen permeabel, es kann etwas hinein- und herausgebracht werden. \u00ab Dar\u00fcber hinaus gebe es in einem Haus auch bewegliche Teile: Einen Raumteiler k\u00f6nne man verschieben, einen Tisch von einer Ecke in die andere stellen. Ganz \u00e4hnlich besitze die Zelle zus\u00e4tzlich auch gewisse dynamische Architekturelemente, die sich bilden oder unter ver\u00e4nderten Umst\u00e4nden auch wieder abbauen. Gemeinsam mit Inga H\u00e4nelt, Martin Beck und den anderen an SCALE beteiligten Forschern will sie vorhandene Bauelemente in Zellen strukturell charakterisieren, Ver\u00e4nderungen im Bestand messen und herausfinden, wie die verschiedenen Bauelemente sich zu gr\u00f6\u00dferen funktionellen Einheiten zusammensetzen. Langfristig soll die Frage im Fokus stehen, ob Zellen unter Stress mit \u00bbarchitektonischen Ver\u00e4nderungen \u00ab reagieren und wie sich diese auswirken \u2013 in der einzelnen Zelle und im umgebenden Gewebe. Die Beobachtung subzellul\u00e4rer Architektur in Zellen mit h\u00f6herer Aufl\u00f6sung ist erst durch die j\u00fcngsten technologischen Fortschritte m\u00f6glich geworden: \u00bbDie Kryo-Elektronenmikroskopie (KEM), also die Elektronenmikroskopie bei fast minus 200 Grad Celsius, hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht \u2013 das kommt unserem Cluster enorm zugute \u00ab, erkl\u00e4rt M\u00fcller-McNicoll. \u00bbW\u00e4hrend zun\u00e4chst gereinigte Proteinkomplexe mit hoher Aufl\u00f6sung bestimmt werden konnten, k\u00f6nnen anhand von Tomogrammen nun auch dreidimensionale Strukturen mit guter Aufl\u00f6sung innerhalb von Zellen, also in ihrer nativen Umgebung, charakterisiert werden. \u00ab Kombiniert mit hochaufl\u00f6sender Lichtmikroskopie und Omics-Techniken, mit denen zum Beispiel die Gesamtheit aller Proteine innerhalb eines Organells oder sogar einer ganzen Zelle und dessen Interaktionen miteinander bestimmt werden k\u00f6nnen, kann so endlich ein sehr detaillierter Einblick in die Struktur und Dynamik subzellul\u00e4rer Architekturen gewonnen werden, schw\u00e4rmt M\u00fcller-McNicoll. Dar\u00fcber hinaus werde SCALE nicht nur von den bereits erzielten technologischen Fortschritten profitieren, ist sich die Wissenschaftlerin sicher: \u00bbWichtig ist f\u00fcr uns auch, neue experimentelle Ans\u00e4tze zu entwickeln, mit denen wir weiterhin unsichtbare subzellul\u00e4re Architektur sichtbar machen k\u00f6nnen.\u00ab<\/p>\n\n\n\n
Digitale Modelle<\/h4>\n\n\n\n
Die Schnittstelle zum Clusterprojekt CoSie erl\u00e4utert zwei der Ziele von SCALE: \u00bbZum einen wollen wir durch die Integration verschiedenster experimenteller Daten des SCALE-Konsortiums dynamische 4D-Modelle von zellul\u00e4ren Segmenten erstellen und diese am Computer modellieren. Damit wollen wir die Prinzipien verstehen, nach denen sich bestimmte zellul\u00e4re Architekturen ausbilden und erhalten, und vorhersagen, mit welchen \u201aUmbauma\u00dfnahmen\u2018 die Zelle auf Stress reagiert, zum Beispiel auf mechanischen Stress oder eine bakterielle Infektion.\u00ab Langfristig, so hoffen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, wird SCALE damit zum Verst\u00e4ndnis (und letztlich zu neuen Heilungsans\u00e4tzen) von Krankheiten beitragen, die mit pathologischen Ver\u00e4nderungen der subzellul\u00e4ren Architektur einhergehen. \u00bbUnd als zweites Ziel\u00ab, so M\u00fcller-McNicoll, \u00bbwollen wir zellul\u00e4re Segmente nachbauen und modifizieren, um zu testen, ob wir die von uns erforschten Prinzipien, die den Auf- und Abbauprozessen zugrunde liegen, wirklich verstanden haben. Eventuell k\u00f6nnten solche synthetischen Organellen sogar neue Funktionen aus\u00fcben und Designermolek\u00fcle produzieren.\u00ab Obwohl sich SCALE-Forscherinnen und -Forscher anf\u00e4nglich auf Computermodelle von einzelnen Zellsegmenten konzentrieren wollen, um damit wesentliche Teile und Prozesse zu simulieren, ist das l\u00e4ngerfristige Ziel, diese Modelle miteinander zu kombinieren. Auf diese Weise entst\u00fcnde gewisserma\u00dfen ein digitales Abbild einer ganzen Zelle \u2013 oder zumindest von ihren wichtigsten Bestandteilen. \u00bbDieses digitale Abbild wird es den SCALE- Forschern, aber auch dem wissenschaftlich interessierten Publikum erlauben, in die Zelle einzutauchen. Es geht SCALE also nicht mehr darum, einzelne, isolierte Maschinen bei der Arbeit zu beobachten, sondern ganze Prozesse, die im dreidimensionalen Raum stattfinden und zellul\u00e4re Architektur beeinflussen, zu verstehen. Ein solches Modell k\u00f6nnte zum Beispiel Aufschluss dar\u00fcber geben, wie sich Mitochondrien, die Kraftwerke der Zelle, an den Energiebedarf einer Zelle anpassen, und was passiert, wenn diese Anpassung durch Medikamente oder Mutationen verhindert wird, ohne dass wir die entsprechenden Experimente machen m\u00fcssten\u00ab, erl\u00e4utert M\u00fcller-McNicoll. Sofort stellt sie klar: \u00bbDas ist eine Zukunftsvision\u00ab und f\u00fcgt dann hinzu: \u00bbEine, auf die wir hinarbeiten wollen.\u00ab <\/p>\n\n\n\n
Autoren: Stefanie Hense, Dirk Frank<\/p>\n\n\n\n
Hinweis: Der Beitrag ist erstmals im UniReport 4 | 2023 erschienen.<\/em><\/p>\n\n\n\n Zellen bestehen aus Milliarden von Molek\u00fclen, die von Einzelmolek\u00fclen \u00fcber gro\u00dfe Molek\u00fclkomplexe bis hin zu Organellen organisiert sind. Zwar sind die Funktionen vieler einzelner Molek\u00fcle bekannt, doch ist noch vielfach unklar, wie die Architektur im Innern einer Zelle entsteht, funktioniert und wie die Teile interagieren. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von SCALE wollen die Selbstorganisationsprinzipien der Zelle aufdecken und eine r\u00e4umlich wie zeitlich hochaufgel\u00f6ste Simulation der Zelle erstellen. So wollen sie besser verstehen, wie Zellen wirklich funktionieren und wie ihre verschiedenen \u00bbMaschinen\u00ab zusammenarbeiten. Clusterprojekt SCALE erforscht die Architektur des Lebens Der Name der Clusterinitiative SCALE steht f\u00fcr \u00bbSubcellular Architecture of Life\u00ab. In diesem Forschungsverbund wollen Frankfurter Forscherinnen und Forscher die Struktur der menschlichen […]<\/p>\n","protected":false},"author":8,"featured_media":79443,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_eb_attr":"","_price":"","_stock":"","_tribe_ticket_header":"","_tribe_default_ticket_provider":"","_ticket_start_date":"","_ticket_end_date":"","_tribe_ticket_show_description":"","_tribe_ticket_show_not_going":false,"_tribe_ticket_use_global_stock":"","_tribe_ticket_global_stock_level":"","_global_stock_mode":"","_global_stock_cap":"","_tribe_rsvp_for_event":"","_tribe_ticket_going_count":"","_tribe_ticket_not_going_count":"","_tribe_tickets_list":"[]","_tribe_ticket_has_attendee_info_fields":false,"footnotes":""},"categories":[266],"tags":[80,331],"post_folder":[],"class_list":["post-79406","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-einblick","tag-alumni","tag-einblick-56"],"yoast_head":"\n
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