Unsere Mission ist es, die grundlegende Frage zu klären, „wie Zellen Gewebe bilden“. Gegenwärtig sind wir besonders an dem Problem der Emergenz interessiert. Wie entstehen die Eigenschaften von Geweben aus den Wechselwirkungen zwischen einzelnen Zellen, und wie entstehen Zellen aus den Wechselwirkungen von Molekülen?
Das MPI-CBG verfolgt einen multidisziplinären Ansatz, um die grundlegenden Mechanismen zu verstehen, die für die Zellteilung, die Zelladhäsion, die Zellpolarität, die Zell-Zell-Interaktionen, die Organisation des Zytoplasmas, den intrazellulären Transport und den Membrantransport verantwortlich sind. Außerdem wird untersucht, wie diese Prozesse durch Signal- und Stoffwechselwege im spezifischen Kontext von Geweben reguliert und verändert werden.
von Appen – Structural self-organization of membranous organelles
Hyman – Organization of Cytoplasm
Nadler – Membrane chemical biology – spotlight on lipids
Rodenfels – Energetics of biological systems
Shevchenko – Mass spectrometry in life Sciences
Tang – Dynamic protocellular systems
Toth-Petroczy – Protein plasticity and evolution
Wie entstehen die Eigenschaften von Zellen aus den Wechselwirkungen einzelner Zellen untereinander, und wie entstehen Zellen aus den Wechselwirkungen von Molekülen? Wir glauben dass Widerstandsfähigkeit, Robustheit und Präzision aus molekularen Interaktionen entstehen. Zudem sind die geeigneten physikalischen und rechnerischen Modelle zur Beschreibung biologischer Systeme die zentralen Fragen, die die Biologie in den nächsten Jahrzehnten beschäftigen werden.
Die Beschreibungen von emergenten Eigenschaften auf der Zell- und Gewebeskala beruhen auf ähnlichen physikalischen und mathematischen Prinzipien und bieten somit eine Plattform für ein skalenübergreifendes Verständnis der biologischen Organisation. Wir und andere haben dieses Feld „die Physik des Lebens“ genannt.
Çelik – Mathematical Structures and Applications
Haas – Self-Organization of Multicellular Systems
Harrington – Algebraic Systems Biology
Sbalzarini – Scientific Computing for Image-based Systems Biology
Zechner – Stochastic processes in cells and tissues
Grundsätzlich untersuchen wir morphogenetische Probleme wie die Regulierung von Größe und Form auf allen Komplexitätsstufen anhand verschiedener Modellorganismen. Eine neuere Ergänzung dazu ist die Anwendung von Organoiden als Modellsystem, um zu untersuchen, wie sich Gewebe aus Zellen und Organe aus Geweben entwickeln und welche zellbiologischen Prozesse diesen zugrunde liegen.
Organoide ermöglichen es uns, die menschliche Gewebebiologie zu erforschen und die Gewebebildung in vitro nachzubilden. Die Untersuchung von Geweben mit Organoiden und die Nachbildung komplexer biochemischer Systeme in vitro ermöglichen es, einen Rahmen für die Zell- und Gewebeorganisation zu schaffen. Dieser erlaubt es uns, das Schicksal, die Morphogenese, die Gewebeform und -funktion sowie die Entstehung von Krankheiten zu erforschen.
Grapin-Botton – Self-organization of cells into organ communities
Huch – Tissue regeneration and its deregulation in disease
Mateus – Biophysical principles of vertebrate growth
Modes – Network complexity and systems biophysics
Myers – Exploring Cells & Systems via Image Analysis and Customized Microscopy
Scharaw – Cell Biology of Tissue Aging
Tabler – Cell biology and dynamics of skull growth
Tomancak – Patterns of gene expression in animal development
Zerial - Multi-scale analysis of cell and tissue organization