Am MPI-CBG wollen wir herausfinden, wie komplexe biologische Funktionen aus den Wechselwirkungen molekularer Komponenten innerhalb von Zellen entstehen. Dieser Bereich vereint interdisziplinäre Ansätze, mit denen untersucht wird, wie Proteine, Lipide, Nukleinsäuren und andere Biomoleküle gemeinsam die Organisation, Dynamik und Regulation zellulärer Strukturen und Prozesse steuern. Die Forschenden in diesem Bereich untersuchen ein breites Spektrum zellulärer Phänomene, darunter die Selbstorganisation des Zellkerns, den intrazellulären Transport, den Membrantransport, den Transport von gelösten Stoffen und Lipiden, die Phasentrennung sowie die Entstehung der Zellpolarität und der Gewebeorganisation.
Im Mittelpunkt steht dabei, molekulare Mechanismen mit übergeordneten Zell- und Gewebefunktionen zu verknüpfen. Dabei wird untersucht, wie molekulare Maschinerien einzeln und gemeinsam funktionieren, wie biomolekulare Kondensate durch Phasentrennung entstehen und wie die Membranzusammensetzung und Lipidsignale zur Zellfunktion und -kommunikation beitragen. Die Wechselwirkungen zwischen molekularer Struktur und Funktion werden auch in Prozessen wie der Endozytose, der Umgestaltung des Zellkerns nach der Mitose und der Regulation metabolisch aktiver Systeme fernab des thermodynamischen Gleichgewichts untersucht.
Um diese komplexen Fragestellungen zu beantworten, setzen die Forschungsgruppen eine Vielzahl modernster Methoden ein, darunter die In-vitro-Rekonstitution molekularer Systeme, Live-Cell-Imaging, quantitative Massenspektrometrie, Genom-Engineering, Kalorimetrie und computergestützte Modellierung. Viele Gruppen entwickeln auch neue Werkzeuge und Techniken, um tiefere Einblicke in dynamische zelluläre Prozesse zu gewinnen, darunter synthetische Nanokörper, Hochdurchsatz-Klonierungssysteme und Technologien zur Analyse von Protein- und Lipid-Wechselwirkungen in lebenden Zellen.
All diese Forschungsarbeiten tragen zu einem systemischen Verständnis darüber bei, wie molekulare Wechselwirkungen die neu entstehenden Eigenschaften von Zellen und Geweben hervorbringen, und liefern Erkenntnisse, die für die Entwicklung, Physiologie und Pathologie von Bedeutung sind.
