SFB 1551:
Polymerkonzepte zum Verstehen zellulärer Funktionen
Fachliche Zuordnung
Biologie
Chemie
Physik
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464588647
Nach der traditionellen Sichtweise der Molekularbiologie stellt die DNA eine Informationsbibliothek dar, die RNA dient als Transportmittel, und die aus der RNA übersetzten Proteine sind die Maschinen, die verschiedene Funktionen ausführen. Heute wissen wir jedoch, dass RNA und DNA nicht nur als Informationsspeicher fungieren, sondern durch ihre physikalische Beschaffenheit als lange, flexible, geladene Moleküle auch anderen Funktionen in der Zelle ausüben. Bei den Proteinen hat die jüngste "Revolution“ bezüglich Auflösung in der Kryo-Elektronentomographie die Molekularbiologie in eine neue Ära katapultiert, in der die Struktur-Funktions-Beziehungen in einem noch nie dagewesenen Detailgrad sichtbar gemacht werden können. Mehr als 30 % des gesamten Proteingehalts der Zelle besteht jedoch aus intrinsisch ungeordneten Proteinen (IDP), d.h. Proteinen, die in ihrem nativen Zustand keine spezifische Struktur aufweisen und sich solchen modernen Analysen entziehen. Wie RNA und DNA sind IDP im Wesentlichen lineare Makromoleküle mit einem hohen Grad an konformationeller Unordnung. In diesem SFB werden 16 interdisziplinäre Teams aus mindestens einem molekularen Biowissenschaftler und einem Polymerwissenschaftler untersuchen, wie der polymere Charakter von DNA, RNA und ungeordneten Proteinen und die Summe ihrer intra- und intermolekularen Wechselwirkungen die biologische Organisation und zelluläre Funktionen bestimmen. Dies wird die molekularen Biowissenschaftler dazu herausfordern, zell- und molekularbiologische Prozesse aus einer unkonventionellen Perspektive zu betrachten, und die Polymerwissenschaftler dazu veranlassen, neuartige Konzepte für Probleme zu entwickeln, die traditionell in der Material- und klassischen Polymerwissenschaft nicht berücksichtigt werden. Wir werden die wichtigsten Biomakromoleküle (DNA, RNA, Proteine) betrachten, um die allgemeinen Grundsätze und Gemeinsamkeiten von Polymeren auf verschiedenen Längenskalen und mit unterschiedlicher Chemie aufzuzeigen. Besonderes Augenmerk legen wir auf DNA-Protein-Assemblierungen bei der Chromatintopologie und Regulation der Transkription, sowie auf RNA-Protein-Clustering bei der Regulation von Spleißen, Translation und kleinen RNAs. Wir werden auch die vielfältigen Funktionen untersuchen, die Proteine als einzelne Moleküle, aber auch als nanoskopische und große Ensembles erfüllen, und wie eine Störung der Polymerinteraktionen zu zellulärer Fehlfunktion führen kann. Unsere übergeordnete Vision ist die Entwicklung eines konzeptionellen Rahmens für die Beschreibung von Nicht-Gleichgewichts-Multikomponenten-Prozessen, die durch das Zusammenspiel von Biopolymeren zustande kommen. Dies wird eine Lücke in unserem derzeitigen Verständnis von Zellfunktion schließen und diesen SFB zu einer einzigartigen bilateralen Plattform für den Austausch zwischen den molekularen Biowissenschaften und den Polymerwissenschaften machen.
DFG-Verfahren
Sonderforschungsbereiche
Laufende Projekte
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MGKZ03 - Integriertes Graduiertenkolleg
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Bonn, Mischa
;
Dahm, Ralf
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Dormann, Dorothee
)
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R01 - Übergang von einer ungeordneten zu einer α-helikalen IM30-Proteinstruktur
(Teilprojektleiter
Bonn, Mischa
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Girard, Martin
;
Schneider, Dirk
)
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R02 - Funktionen von Ubiquitin und SUMO bei der Proteinphasentrennung und -aggregation
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Kremer, Kurt
;
Kukharenko, Ph.D., Oleksandra
;
Ulrich, Ph.D., Helle
)
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R03 - Gezielter Proteinabbau in Zellkernkondensaten zur Qualitätskontrolle
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Beli, Petra
;
Kremer, Kurt
;
Kukharenko, Ph.D., Oleksandra
;
Luck, Katja
)
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R04 - Regulierung zellulärer Funktionen durch lichtgesteuerte Synthese von phasengetrennten Nanostrukturen (Optoaggregate)
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Landfester, Katharina
;
Methner, Axel
;
Weil, Tanja
)
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R05 - Ein supramolekular chemisch-biologischer Zugang zur Untersuchung Protein-RNA basierter regulatorischer Schalter
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Besenius, Pol
;
König, Ph.D., Julian
;
Schmid, Friederike
)
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R06 - Phasenseparation von RS-Spleißregulatoren als Modulatoren lichtabhängiger Entwicklung von Pflanzen
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Schmid, Friederike
;
Wachter, Ph.D., Andreas
)
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R07 - Untersuchung der Spezifität der subzellulären Organisation von Argonaute-Proteinen
(Teilprojektleiter
Ketting, Ph.D., René
;
Stelzl, Lukas
)
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R08 - Polymerkonzepte im Zusammenhang mit post-translationalen Modifikationen von RNA-Bindeproteinen bei neurodegenerativen Erkrankungen
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Dormann, Dorothee
;
Stelzl, Lukas
)
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R10 - Einfluss von DNA-Topologie auf SMC Protein-vermittelte Loop-Extrusion-Prozesse
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Kim, Ph.D., Eugene
;
Virnau, Peter
)
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R11 - Untersuchung von Sequenz-Struktur-Beziehungen im Interphasen-Chromatin
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Gerber, Ph.D., Susanne
;
Schweiger, Susann
;
Virnau, Peter
)
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R12 - Regulierung und Rolle der physikalischen Eigenschaften von Transkriptionskondensaten
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Schick-Nickolaus, Sandra
;
Speck, Thomas
)
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R13 - DNA gesteuerte Nano-Assemblierung von biologischen Block-Ko-Polymeren
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Girard, Martin
;
Lemke, Edward A.
;
Wittmann, Sina
)
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R14 - Protonuclei als Plattform zur Untersuchung des Phasenverhaltens und der biologischen Funktion von Arginin-Glycin (RG)-reichen Proteinen
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Andrade, Ph.D., Miguel
;
Dormann, Dorothee
;
Walther, Andreas
)
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R15 - Entschlüsseln multivalenter Wechselwirkungen in der Präsynapse
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Michels, Ph.D., Jasper
;
Schmidt, Carla
)
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R16 - Ein kovalenter und nicht-kovalenter makromolekularer Ansatz zur präzisen und schaltbaren Protein-Oligomerisierung: Grundlegende Einblicke und Kontrolle zellulärer Funktionen
(Teilprojektleiterin
Dhiman, Ph.D., Shikha
)
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Z01 - Zentralprojekt für die Produktion von Biopolymeren und bioanalytische Methodik
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Morsbach, Svenja
;
Möckel, Martin
)
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Z02 - Visualisierung der Funktion von Biopolymeren und Forschungsdatenmanagement
(Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter
Hülsmann, Bastian B.
;
Ritz, Sandra
)
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Z04 - Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs
(Teilprojektleiter
Lemke, Edward A.
)