Logo PTB

Auf dem Weg zu einem minimalen Satz von Modulen für zelluläres Leben

PTB Kolloquium

In den letzten Jahrzehnten hat die Biophysik eine beeindruckende Auswahl an Techniken angehäuft, um biologische Systeme mit höchster Sensitivität und Präzision bis auf Einzelmolekülebene zu analysieren. Eine streng quantitative Anwendung der meisten dieser Techniken in lebenden Zellen oder Organismen ist jedoch aufgrund der enormen Komplexität und Redundanz der zellulären Prozesse schwierig. Je physiologischer das zu untersuchende System, desto schwieriger ist es, eine überschaubare Anzahl relevanter Steuerungsparameter zu definieren.

Dies macht es notwendig, immer mehr Daten zu sammeln und lässt so den Umfang zellulärer Studien auf ein kaum überschaubares Maß anwachsen. Ein alternativer Ansatz besteht darin, ein biologisches System in seine grundlegenden Phänomene zu zerlegen, indem man es in einem Bottom-up-Ansatz rekonstruiert. Die Identifizierung solcher minimalen biologischen Systeme, insbesondere subzellulärer Strukturen und Module, war in den letzten Jahren sehr erfolgreich, und es konnten hoch quantitative In-vitro-Experimente mit reduzierter Komplexität durchgeführt werden, z.B. an rekonstituierten Zytoskelett- und Membran-Systemen. Als besonders spannendes Beispiel für die Leistungsfähigkeit von Minimalsystemen demonstrierten wir die Selbstorganisation von MinCDE, essentiellen Proteinen der bakteriellen Zellteilung, die zu einem proteinbasierten Schrittmacher für nachgelagerte Prozesse wie die räumlich exakte Positionierung von kontraktilen Ringen führte.

In meinem Vortrag werde ich die Perspektive des Aufbaus einer minimalen Maschinerie zur Zellteilung diskutieren.