Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik

Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik

Wie wird aus Zellen Gewebe, aus Geweben ein Organismus? Zell- und Entwicklungsbiologen am Dresdner Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik beschäftigen sich mit Fragen, wie die Zellteilung oder die Zelldifferenzierung funktioniert, welche Strukturen Zellorganellen aufweisen oder wie der Informations- und Materialaustausch unter ihnen vonstatten geht. Eine wichtige Rolle kommt hierbei auch physikalischen Prozessen bei, die z.B. die Bewegung von molekularen Motoren wie Aktin oder Myosin beeinflussen. An Modellorganismen wie der Fruchtfliege, dem Zebrafisch, dem Fadenwurm oder der Maus suchen derzeit 25 Arbeitsgruppen Erkenntnisse zu diesen Prozessen des Lebens. Vielfach liefern die Ergebnisse dieser Grundlagenforschung auch Anhaltspunkte für die Diagnose und Therapie von Krankheiten wie Diabetes, Krebs, Alzheimer oder der Degeneration der Netzhaut.

Kontakt

Pfotenhauerstr. 108
01307 Dresden
Telefon: +49 351 210-0
Fax: +49 351 210-2000

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat eine International Max Planck Research School (IMPRS):
IMPRS for Cell, Developmental and Systems Biology

Doktoranden werden ausschließlich über das einmal pro Jahr durchgeführte Auswahlverfahren der IMPRS-CellDevoSys aufgenommen.

Quellcode des Lebens

Quellcode des Lebens

Forschungsmeldung 26. Mai 2017
Eine Biologievorlesung hat Eugene W. Myers nie besucht. Trotzdem hat er auf diesem Gebiet Karriere gemacht und mit einem Computerprogramm maßgeblich zur Entschlüsselung des menschlichen Erbguts beigetragen. Seit Kurzem ist der Bioinformatiker Direktor am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik und am Zentrum für Systembiologie in Dresden. mehr
Virtuelle Leber könnte Zahl der Tierversuche verringern
Forscher können die Strömungsdynamik der Gallenflüssigkeit in der Leber simulieren und so durch Medikamente verursachte Leberschäden vorhersagen mehr
Gehirngröße: Mini-Mutation mit riesigen Folgen
Der Expansion des menschlichen Großhirns während der Evolution liegt wahrscheinlich eine winzige Veränderung in einem Gen zugrunde mehr
AutoPilot: Das selbstfahrende Mikroskop

AutoPilot: Das selbstfahrende Mikroskop

Forschungsmeldung 31. Oktober 2016
Eine neue Software ermöglicht automatisiert hochaufgelöste Bildaufnahmen von lebenden Organismen mehr
Menschliche Hirnstammzellen lassen sich bei der Vorbereitung zum Verteilen der Chromosomen mehr Zeit als die von Menschenaffen mehr
Ein Wurm sucht seine Mitte
Plattwürmer können selbst aus kleinen Gewebestücken einen vollständigen neuen Organismus bilden - doch dazu müssen sie immer wissen, wo dessen Mittellinie liegt mehr
Biochemische Abkürzung als Lebensversicherung
Ein alternativer Stoffwechselweg erlaubt Fadenwürmern und Hefe, bei extremer Trockenheit zu überleben mehr
Zellen im Standby-Modus

Zellen im Standby-Modus

Forschungsmeldung 22. März 2016
Unter ungünstigen Bedingungen kann die Zellflüssigkeit erstarren und Zellen so vor dem Tod schützen mehr
Protein-Atlas der Fliegenzellen

Protein-Atlas der Fliegenzellen

Forschungsmeldung 7. März 2016
Forscher machen über 10.000 Fliegenproteine sichtbar mehr
Ein soziales Netzwerk der menschlichen Proteine

Ein soziales Netzwerk der menschlichen Proteine

Forschungsmeldung 22. Oktober 2015
Komplexes Leben ist nur möglich, weil sich Proteine zusammenfinden, gemeinsam Strukturen bilden und zelluläre Signalwege knüpfen mehr
Forscher machen Nerven-Stammzellen der Maus primaten-ähnlich
Wird die Aktivität eines einzigen Schlüsselgens wie bei einem Menschen verändert, so produziert der Neocortex einer Maus während seiner Entwicklung mehr Nervenzellen mehr

Die guten Gegenspieler bei Krebs

Forschungsmeldung 3. März 2015
Hanfpflanzen besitzen Substanzen, die ein bei Tumoren aktives Protein blockieren können mehr
Ein Gen für die Hirngröße, das nur der Mensch hat

Ein Gen für die Hirngröße, das nur der Mensch hat

Forschungsmeldung 26. Februar 2015
Auf den Spuren der Evolution: Max-Planck-Forscher entdecken einen Schlüssel für die Vermehrung von Gehirn-Stammzellen mehr
Mitose: Zellkern wandert nach oben

Mitose: Zellkern wandert nach oben

Forschungsmeldung 19. Januar 2015
Zellkerne müssen bei der Zellteilung oben liegen, damit die entstehenden Tochterzellen ins Netzhautgewebe eingebaut werden können mehr
Falten im Gehirn

Falten im Gehirn

Forschungsmeldung 21. November 2014
Programme zur Produktion von Nervenzellen während der Gehirnentwicklung bestimmen die Faltung des Gehirns mehr
Fette im Futter mit Folgen

Fette im Futter mit Folgen

Forschungsmeldung 23. Oktober 2014
Kalorien spielen keine Rolle bei der Regulierung von Insulin, sondern Lipide mehr
Möglicher Ansatz für neue Parkinson-Therapie entdeckt
Max-Planck-Forscher identifizieren Stoffe, die den Abbau von Nervenzellen bremsen und sogar verhindern können mehr
Herzschlag in 3D

Herzschlag in 3D

Forschungsmeldung 22. Juli 2014
Max-Planck-Forscher beobachten Zebrafisch-Herz bei der Arbeit mehr
Die tickende Gen-Uhr hat ausgedient

Die tickende Gen-Uhr hat ausgedient

Forschungsmeldung 14. Juli 2014
Max-Planck-Forscher entdecken, wie ein Doppler-Effekt die Entstehung der Körpersegmente steuert mehr
Der Mumien-Käse

Der Mumien-Käse

Forschungsmeldung 4. März 2014
Normalerweise analysiert Andrej Shevchenko Proteine und Fette in Zellen von Fruchtfliegen oder Fadenwürmern. Diesmal untersuchte sein Team Brocken, die sich als Käsereste aus der frühen Bronzezeit entpuppten. mehr
Gehirnentwicklung - das Stammzellen-Milieu entscheidet

Gehirnentwicklung - das Stammzellen-Milieu entscheidet

Forschungsmeldung 4. Februar 2014
Max-Planck-Forscher erklären, warum Jodmangel in der Schwangerschaft fatale Folgen haben kann mehr
Grünalgen wackeln sich in den Takt

Grünalgen wackeln sich in den Takt

Forschungsmeldung 23. Oktober 2013
Max-Planck-Forscher in Dresden erklären, wie Algen ihre Schwimmarme synchronisieren mehr
Primäre Zilie wird vererbt

Primäre Zilie wird vererbt

Forschungsmeldung 9. Oktober 2013
Zellen geben ihre Antenne für molekulare Signale bei der der Teilung an eine der beiden Tochterzellen weiter mehr
Immun gegen das Altern

Immun gegen das Altern

Forschungsmeldung 13. September 2013
Max-Planck-Forscher entdecken Hefe-Art, die sich mit jeder Zellteilung verjüngt mehr
Weltkarten des Lebens in Echtzeit

Weltkarten des Lebens in Echtzeit

Forschungsmeldung 25. Juli 2013
Max-Planck-Forscher in Dresden verarbeiten Mikroskopie-Bilder in Echtzeit und projizieren Zebrafische auf Weltkarten mehr
Nur nicht den Kopf verlieren

Nur nicht den Kopf verlieren

Forschungsmeldung 24. Juli 2013
Max-Planck-Forscher in Dresden bringen nicht-regenerationsfähige Plattwürmer dazu, ihren Kopf nachwachsen zu lassen mehr
Tanz der Mikrotubuli

Tanz der Mikrotubuli

Forschungsmeldung 18. Dezember 2012
Während der Zellteilung fangen Mikrotubuli die Chromosomen durch Drehbewegung ein mehr
Wenn sich Gewebe bewegt

Wenn sich Gewebe bewegt

Forschungsmeldung 11. Oktober 2012
Forscher in Dresden und Wien erklären einen essentiellen entwicklungsbiologischen Prozess mehr
Gehirnevolution: Menschliche Nervenstammzellen stimulieren sich selbst
Max-Planck-Forscher entdecken eine neue Grundlage für Nervenstammzell-Aktivität mehr
Forscher verändern Stammzellen mit RNA-Cocktail

Forscher verändern Stammzellen mit RNA-Cocktail

Forschungsmeldung 19. Dezember 2011
Max-Planck-Wissenschaftler in Dresden können einzelne Nerven-Stammzellen in ihrer natürlichen Umgebung beeinflussen und somit besser verstehen mehr
Strömende Zellproteine bestimmen Vorne und Hinten

Strömende Zellproteine bestimmen Vorne und Hinten

Forschungsmeldung 20. Oktober 2011
Max-Planck-Forscher in Dresden erklären mit einem physikalischen Modell, wie sich in Zellen Polarität herausbildet mehr
Der Midbody - Zellen am seidenen Faden

Der Midbody - Zellen am seidenen Faden

Forschungsmeldung 19. Oktober 2011
Max-Planck-Forscher in Dresden zeigen, dass Stammzellen bei der Teilung mit ihrem letzten Verbindungsstück anders umgehen als Krebszellen mehr
Fadenwürmer überstehen mit Hilfe von Zucker extreme Trockenheit <em></em>
Max-Planck-Forscher in Dresden erklären, wie die Würmer Trockenphasen überdauern mehr
Embryonalentwicklung in neuem Licht

Embryonalentwicklung in neuem Licht

Forschungsmeldung 8. Dezember 2010
Ähnlichkeiten in der Embryonalentwicklung verschiedener Tierarten finden sich auch auf molekularer Ebene mehr

Vom Molekül zum Organismus

Forschungsmeldung 18. Oktober 2010
BIOLOGIE DER SELBSTORGANISATION mehr
Dumme Mäuse schaffen sich ab

Dumme Mäuse schaffen sich ab

Forschungsmeldung 7. September 2010
Zusammenhang zwischen Hirngröße und Fruchtbarkeit entdeckt mehr
Reparateure der Zelle entlarvt

Reparateure der Zelle entlarvt

Forschungsmeldung 29. Juni 2010
Max-Planck-Forscher beschleunigen und verfeinern die Suche nach Reparatur-Genen in menschlichen Zellen mehr
Wie das Großhirn groß wurde

Wie das Großhirn groß wurde

Forschungsmeldung 2. Mai 2010
Max-Planck-Forscher entdecken neuen Stammzelltyp in der äußeren Keimzone des Gehirns mehr
Ein Fingerabdruck für Gene

Ein Fingerabdruck für Gene

Forschungsmeldung 28. Februar 2010
Wissenschaftler entwickeln eine neue Strategie, die eine wichtige Rolle bei der Erforschung von Krankheiten spielen wird mehr

Der Motor der Gehirnentwicklung

Forschungsmeldung 4. November 2009
Das Protein Myosin lässt nicht nur Muskeln kontrahieren, sondern auch Zellkerne in Nervenstammzellen wandern mehr
Bio-Minimotoren sind Widerstandskämpfer

Bio-Minimotoren sind Widerstandskämpfer

Forschungsmeldung 14. August 2009
Dresdner Forscher messen Reibungskräfte molekularer Motoren mehr
Geschüttelt, nicht gerührt

Geschüttelt, nicht gerührt

Forschungsmeldung 29. Mai 2009
Wie ein Motorprotein den Zellkern periodisch schüttelt und damit hilft, das Erbgut zu mischen mehr
Was Stammzellen zu Stammzellen macht

Was Stammzellen zu Stammzellen macht

Forschungsmeldung 2. April 2009
Dresdner Forscher finden neue Gene, die lenken, wann embryonale Stammzellen pluripotent bleiben oder ausdifferenzieren mehr
Das große Vergessen

Das große Vergessen

Forschungsmeldung 25. April 2008
Ein neuartiger Ansatz zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit zeigt erste Erfolge mehr
Rausschmiss für HIV: Grundstein für neuartige Therapie gelegt
Ein neues Enzym entfernt das Erbgut des AIDS-Erregers aus den infizierten Zellen mehr
Immer schön auf Abstand bleiben

Immer schön auf Abstand bleiben

Forschungsmeldung 17. Oktober 2006
Dresdner Max-Planck-Forscher haben herausgefunden, warum sich biologische Lasten beim Transport durch die Zelle nicht verhaken mehr
Eindimensionale Diffusion beschleunigt molekulare Motoren
Dresdner Max-Planck-Forscher entschlüsseln, auf welche Weise spezielle Motorproteine die Enden von Mikrotubuli identifizieren mehr

eins plus eins macht zwei

Forschungsmeldung 1. August 2005
Dresdner Max-Planck-Forscher weisen beim Fadenwurm C. elegans nach, dass die Zellteilungsfurche durch zwei aufeinander folgende Signale positioniert wird mehr
Spermien - Teamarbeit der Musterknaben

Spermien - Teamarbeit der Musterknaben

Forschungsmeldung 8. Juli 2005
Dresdner Max-Planck-Forscher haben entdeckt, dass sich männliche Keimzellen zu sechseckigen Mustern anordnen können mehr
Baustellenverkehr in der Zelle: Der Aufbau des Spleißosoms
Wie sich die Maschinerie für das Spleißen genau anordnet und warum Signale der Messenger-RNA nötig sind für die Protein-Produktion mehr
Die Spediteure der Zellautobahn

Die Spediteure der Zellautobahn

Forschungsmeldung 10. Mai 2005
Wie Transportfahrzeuge auf dem Strassennetz transportieren sogenannte Argosome Stoffe von einer Zelle zur anderen mehr
Aktiv im Fadenwurm-Embryo

Aktiv im Fadenwurm-Embryo

Forschungsmeldung 30. März 2005
Dresdner Zellbiologen charakterisieren die Gene, die für die ersten Zellteilungen bei C. elegans verantwortlich sind mehr
Das geordnete Chaos im Zelltransport

Das geordnete Chaos im Zelltransport

Forschungsmeldung 18. Februar 2005
Richtungsweisend: Dresdner Max-Planck-Forscher zeigen, wie Golgin-Proteine die Transporter im Golgi-Apparat lenken mehr
Zielsicher aufgespürt: Gene für die Zellteilung

Zielsicher aufgespürt: Gene für die Zellteilung

Forschungsmeldung 23. Dezember 2004
Max-Planck-Wissenschaftler identifizieren Zellteilungs-Gene in menschlichen Zellen mit einem neuartigen "esiRNA-Screen" mehr
Spermium sorgt für erste Ordnung im Embryo

Spermium sorgt für erste Ordnung im Embryo

Forschungsmeldung 8. September 2004
Der Zentrosom-Komplex des Spermiums löst auf bisher unbekannte Weise die Bildung der ersten Körperachse im Embryo aus, berichten Dresdner Max-Planck-Forscher mehr
Der Wunderheiler aus Mexiko

Der Wunderheiler aus Mexiko

Forschungsmeldung 29. Juli 2004
Ein Salamander als Regenerationskünstler - und begehrtes Studienobjekt für Wissenschaftler mehr
Wenn zarte Kräfte ungleich walten

Wenn zarte Kräfte ungleich walten

Forschungsmeldung 24. Juli 2003
Max-Planck-Forscher weisen erstmals nach, wie ungleich verteilte molekulare Motoren die Zellteilung beeinflussen und zu unterschiedlich großen Tochterzellen führen mehr
Symmetrie in der Natur hat Künstler und Architekten zu allen Zeiten inspiriert. Kein Wunder, gilt sie doch als Inbegriff für Schönheit. Das Erfolgsmodell schlechthin ist dabei die Spiegelsymmetrie.
Viele Biomoleküle bewegen sich wie kleine Maschinen durch die Zelle. Welche Kräfte diese Moleküle erzeugen, wie schnell sie arbeiten oder sich bewegen, weiß man oft noch nicht. Stephan Grill vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden hat sich deshalb aufs Kräftemessen mit Molekülen spezialisiert. Er nutzt optische Pinzetten, um an DNA-Strängen zu ziehen und Proteine zu untersuchen, die die Erbinformation ablesen.
Eine Biologievorlesung hat Eugene W. Myers nie besucht. Trotzdem hat er auf diesem Gebiet Karriere gemacht und mit einem Computerprogramm maßgeblich zur Entschlüsselung des menschlichen Erbguts beigetragen. Seit Kurzem ist der Bioinformatiker Direktor am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik und am Zentrum für Systembiologie in Dresden.
Momentan sind keine Angebote vorhanden.

Molekulare Güterzüge fahren zweigleisig

2017 Pigino, Gaia
Strukturbiologie Zellbiologie
Zilien sind antennenähnliche Strukturen in Zellen, die schnell ab- und wieder aufgebaut werden können. Dies geschieht mit Hilfe von Proteinkomplexen, die wie Transportzüge auf langen Fadenproteinen entlangfahren. In gesunden Zellen läuft dies ohne jegliche Kollision und ohne Staus ab. Stockt der Transport jedoch, kann das die Lebensfähigkeit der Zelle beeinträchtigen und zu Pathologien führen. Neue Erkenntnisse zeigen, wie Kollisionen dieser „molekularen Güterzüge“ durch ein zweigleisiges System vermieden werden. mehr

Zellen im Standby-Modus - Wie Zellen erstarren und damit dem Hungertod entrinnen

2017 Alberti, Simon; Munder, Matthias Christoph
Zellbiologie

Bekommen Zellen nicht ausreichend Nahrung, sinkt ihr Energielevel. Dies führt zu einem Abfall des pH-Wertes im Inneren der Zelle, dem flüssigen Zytoplasma – die Zellen werden sauer. Als Reaktion darauf verfallen sie in eine Art Schlafzustand, der ihnen in Notsituationen das Überleben sichern kann. Wie genau die Zellen diesen Standby-Modus anschalten, haben Dresdner Forscher nun herausgefunden: Das Zytoplasma verändert seine Konsistenz von flüssig zu fest, vermutlich um die empfindlichen makromolekularen Strukturen im Zellinneren zu schützen.

mehr

Defekte Zellteilung: Wie die Zelle Fehler ausgleicht

2016 Norden, Caren; Dzafic, Edo; Strzyz, Paulina J.
Entwicklungsbiologie Zellbiologie
Die Teilung von tierischen Zellen verläuft nicht immer fehlerfrei; mit teilweise fatalen Folgen für die Entwicklung eines Organismus. Positioniert sich bei der Teilung von Netzhaut-Vorläuferzellen der Zellkern nicht im oberen Teil der Zelle können sich die entstehenden Tochterzellen nicht problemlos in das Gewebe integrieren. Werden die Bestandteile des Zentrosoms, das die Zellteilung organisiert, nicht richtig dupliziert, kommt es zu Fehlteilungen. Caren Norden und ihre Arbeitsgruppe untersuchen die zellbiologischen Mechanismen, die in der Entwicklung des Auges eine Rolle spielen. mehr

Ein Gen für mehr Gehirn

2016 Huttner, Wieland
Evolutionsbiologie Neurobiologie

Das Gen ARHGAP11B kommt nur im Menschen vor, bewirkt die Vermehrung von basalen Hirn-Stammzellen und kann eine Großhirnrindenfaltung auslösen. Dadurch dehnt sich das Großhirn aus, das für höhere kognitive Leistungen verantwortlich ist. Eine wichtige Rolle spielt außerdem die Expression des Transkriptionsfaktors Pax6: Auch durch ihn vermehren sich die Stammzellen für die Nervenzellen der Großhirnrinde – Voraussetzung für ein größeres Gehirn. Diesen Vorgang kann man sogar in Mäusen simulieren: Die Maus-Stammzellen verhalten sich dann ähnlich wie die Stammzellen im Primaten- und Menschengehirn.

mehr
Biologische Systeme sind sehr komplex: Die Bewegungen eines Vogelschwarms oder die Verschiebungen des Zellskeletts beispielsweise lassen sich durch reine Beobachtungen nicht ergründen. Bis vor kurzem konnte man diese Komplexität nicht erfassen, da Methoden fehlten, um diese Systeme zu untersuchen. Ivo Sbalzarinis Team hat nun eine Simulation zur Erforschung aktiver Materie vorgestellt, mit der sich komplexe Systeme virtuell untersuchen lassen. Dies ist in der Systembiologie ein entscheidender Durchbruch auf dem Weg zur Simulation eines kompletten Modellorganismus. mehr

Modernste Mikroskopie: Das System als Ganzes verstehen

2015 Myers, Eugene W.; Jug, Florian
Entwicklungsbiologie Evolutionsbiologie Genetik Neurobiologie Strukturbiologie Zellbiologie

Die Forschungsgruppe um Eugene W. Myers ist eine Technologie-Gruppe, die Bilder analysiert und Informationen aus diesen extrahiert. Die Bilddaten werden dabei mit verschiedenen, zum Teil selbst entwickelten Mikroskopen aufgenommen. Die Forscher glauben, dass diese von der Gruppe entwickelten Mikroskope und die damit produzierten Daten das Potenzial haben, mehr über die im Genom kodierten Einheiten zu enthüllen als jegliche alternative Herangehensweise.

mehr

Ewig jung: Wie die Spalthefe das Altern unterdrückt

2014 Tolic-Nørrelykke, Iva
Zellbiologie

Im Laufe ihres Lebens verändern sich Lebewesen auf vielfältige Weise und werden älter. Aber offenbar gibt es Ausnahmen: Max-Planck-Forscher in Dresden haben mit der Spalthefe S. pombe eine Art entdeckt, die ewig jung bleiben kann: Unter idealen Bedingungen verjüngt sie sich, wenn sie sich fortpflanzt. Diese Entdeckung gibt nicht nur wichtige Einblicke in den Prozess des Alterns, sondern kann auch das Funktionieren von unsterblichen Zellen – wie etwa Krebszellen – besser erklären.

mehr

Molekulare Leibwächter der Fruchtbarkeit

2014 Gracida, Xicotencatl; Eckmann, Christian R.
Zellbiologie

Tierpopulationen gedeihen in Lebensräumen mit reichlich Futter. Während der Zusammenhang zwischen Wachstum von Populationen und Nahrungsmittelreichtum bekannt ist, gibt es kaum Wissen über den Einfluss der Nahrungsqualität auf die Fruchtbarkeit. Die Studie untersucht diesen Zusammenhang auf molekularer Ebene und schafft ein Verständnis für Ernährungseinflüsse auf die Entwicklung von Keimzellen, welche die Voraussetzung für geschlechtliche Fortpflanzung bilden. Außerdem wird ein im Darm aktiver Kernrezeptor identifiziert, der Keimzellen vor Umwelteinflüssen und Stoffwechselprodukten schützt.

mehr

Wie sich Gewebe bewegt – Epibolie im Zebrafisch

2013 Grill, Stephan
Entwicklungsbiologie Zellbiologie

Bei der Epibolie stülpt sich in Zebrafisch-Embryonen Gewebe über das nährende Dotter – wie eine über den Kopf gezogene Mütze. Bisher vermutete man die auslösende Kraft dafür in einem Ring, der sich selbstständig zusammenzieht. Doch die Wachstumsbewegung ist komplexer: Ein Ring aus Aktin und Myosin zieht sich zwar tatsächlich rundum am unteren Gewebeende zusammen, gleichzeitig lässt das Protein-Netzwerk aber auch Material von der Unterseite des Dottersacks in den Ring strömen. Dieser neu entdeckte Mechanismus spielt die zentrale Rolle, um die Zellschicht nach unten zu bewegen.

mehr
Die Form von Zellen wird grundlegend durch die mechanischen Eigenschaften der Zelle selbst und durch die physikalischen Wechselwirkungen der Zelle mit ihrer Umgebung bestimmt. Deshalb bringen biophysikalische Ansätze neue Erkenntnisse zu der Frage, wie Zellen ihre Form regulieren. Biologen, Bioinformatiker und Physiker untersuchen, wie  die mechanischen Eigenschaften der Zelle auf molekularer Ebene gesteuert werden und wie sich diese Eigenschaften auf die Formgebung der Zelle auswirken. mehr

Verschieden – gleich – verschieden: Die Sanduhr der Embryonalentwicklung

2012 Tomancak, Pavel
Entwicklungsbiologie Evolutionsbiologie Genetik
In einer bestimmten Phase der Entwicklung sind die Embryonen verschiedener Tierarten innerhalb eines Stamms äußerlich kaum unterscheidbar. Dabei findet sich die größte Ähnlichkeit in der Mitte der Embryonalentwicklung; vorher und nachher dominieren die artspezifischen Unterschiede. Das Bild der Sanduhr veranschaulicht diesen Befund, weshalb man auch vom Sanduhr-Modell spricht. Untersuchungen der Expressionsmuster von Schlüsselgenen der Entwicklung zeigen, dass sich dieses Muster auch auf molekularer Ebene wiederholt und offensichtlich auch von der natürlichen Selektion konserviert wird. mehr
Fortschrittliche Lichtmikroskopie-Systeme sind Voraussetzung für neue Erkenntnisse zu Entwicklungsprozessen in lebenden Organismen. Bei innovativen Methoden entfällt lichtinduzierter Stress und Gesamtaufnahmen können schnell aus mehreren Blickwinkeln erstellt werden. Das ermöglicht eine Echtzeit-Analyse etwa der Organentwicklung ohne störende Eingriffe auf Ebene einzelner Moleküle, Zellen, Gewebe oder gar ganzer Embryonen. mehr

Cajal Bodies und ihre Rolle bei Embryogenese und RNA-Bildung

2011 Neugebauer, Karla; Oates, Andy
Genetik Zellbiologie
Cajal Bodies (CBs) sind membranlose Körperchen im Zellkern, die im Laufe der Evolution weitgehend unverändert geblieben sind. Sie enthalten Komponenten der RNA-Prozessierung, ihre genaue Funktion ist aber noch nicht geklärt. Forscher um Andy Oates und Karla Neugebauer konnten am Modell des Zebrafischs nachweisen, dass Cajal Bodies die Rate der small nuclear ribonucleinprotein (snRNP)-Biogenese erhöhen. SnRNPs sind makromolekulare Komplexe, die für die Genexpression benötigt werden. Dies unterstützt die Hypothese, dass die CBs am Aufbau dieser wichtigen Komplexe im Zellkern beteiligt sind. mehr

Die Arbeitstiere der Zelle: Biomolekulare Motoren als Nanoroboter

2010 Diez, Stefan
Komplexe Systeme Zellbiologie
Biomolekulare Motoren sind Mechanoenzyme, die chemische Energie in gerichtete Bewegung umsetzen. Neuerliche Fortschritte im biophysikalischen Verständnis dieser Motoren lassen ihre nanotechnologische Anwendung in greifbare Nähe rücken. So ist beispielsweise vorstellbar, Motorproteine als molekulare Roboter in synthetischer Umgebung zum Aufbau von Nanostrukturen, zur hochsensitiven Detektion von Reagenzien oder zum Sortieren molekularer Komponenten einzusetzen. mehr
Der Bildung von Ei- und Samenzellen geht die Meiose voraus. In dieser besonderen Form der Zellteilung werden mütterliche und väterliche Chromosomen getrennt, sodass genetisch ungleiche Gameten entstehen. Dazu sind mehrere Prozesse nötig, die in einer normalen Zellteilung, der Mitose, nicht vorkommen. Arbeiten an Hefezellen in der Gruppe von Wolfgang Zachariae zeigen, dass diese Prozesse von einem einzigen Enzym, der Dbf4-abhängigen Cdc7-Proteinkinase, ausgelöst werden. Die Inaktivierung dieser Kinase verwandelt die Meiose in eine Mitose-ähnliche Zellteilung, bei der zwei genetisch identische Gameten entstehen. mehr
Im sich entwickelnden Embryo der Taufliege Drosophila melanogaster bildet das Protein Stardust gemeinsam mit Crumbs und DPATJ einen Protein-Komplex, der für die Ausbildung der polaren Struktur von Epithelzellen im Fliegenembryo notwendig ist. Sind die Proteine Crumbs, Stardust oder DPATJ defekt, so behindert dies auch die fehlerfreie Ausbildung der Photorezeptoren, der Sehzellen im Fliegenauge, und führt zu einer Degeneration der Netzhaut, welche durch Licht ausgelöst wird – die Fliegen erblinden. Die Arbeitsgruppe von Elisabeth Knust hat gezeigt, dass Stardust ein hochkomplexer Genlocus ist, der die Information für mehrere Proteine kodiert und somit auch in seiner Auswirkung sehr facettenreich ist: manche dieser Proteine werden nur im Embryo, andere nur im Auge gebildet, was den Schluss nahe legt, dass die von Stardust organisierten Proteinverbände in ihrer Zusammensetzung sehr dynamisch sein können. Darüber hinaus haben diese Ergebnisse noch weiterreichende Bedeutung: Alle Proteine des Komplexes gibt es auch im Menschen und sie werden dort ebenfalls in den Lichtsinneszellen gebildet. Der Verlust von CRB1, einem menschlichen Verwandten des Drosophila crumbs-Gens, führt bei Betroffenen zur vollständigen Erblindung im Alter von etwa 20 Jahren. mehr
Werden Stoffe aus einer Zelle abgegeben, schüttet ein neu entdecktes Transportsystem kleine Vesikel (Exosome) in die Umgebung aus. Bei der Zell-Zell-Kommunikation oder der Lipidsortierung helfen Nanoflöße. Diese Mechanismen sind lebenswichtig für komplexe Zellen. Doch sie werden auch schnell missbraucht: Exosome stellen sich als Trojanische Pferde heraus, die die Entstehung der Alzheimerschen Krankheit fördern. Auch die Funktionsweise der Rafts wird von Viren genutzt, um von Zelle zu Zelle zu gelangen. mehr

Genom-weite Screens zur systematischen Untersuchung elementarer biologischer Prozesse

2006 Buchholz, Frank; Kittler, Ralf; Putz, Gabriele; Pelletier, Laurence; Poser, Ina; Heninger, Anne-Kristin; Drechsel, David; Fischer, Steffi; Konstantinova, Irena; Habermann, Bianca; Grabner, Hannes; Yaspo, Marie-Laure; Himmelbauer, Heinz; Korn, Bernd; Neugebauer, Karla; Pisabarro, Maria Teresa
Genetik
Genom-weite Screens sind für die moderne Biologie ein unerlässlicher Bestandteil einer erfolgreichen Forschungsarbeit. Mit ihnen steht der Wissenschaft ein außergewöhnliches Werkzeug zur Verfügung, um systematisch die einzelnen Gene eines Genoms auf ihre Funktion bei allen elementaren biologischen Prozessen in der Zelle zu untersuchen. Am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) wurde ein Screening-Großprojekt aufgebaut, das diese neue Technologie als europäische Plattform anbietet. Ein erster Genom-weiter esiRNA-Screen der Arbeitsgruppe von Frank Buchholz konnte in menschlichen Zellen Zellteilungs-Gene identifizieren. Die Ergebnisse sind speziell für die Krebsforschung von Bedeutung, beruht doch diese Krankheit darauf, dass der Prozess der Zellteilung außer Kontrolle gerät. Das MPI-CBG hat beim Aufbau des Screening-Großprojektes vor allem auf geeignete Partnerschaften gesetzt – Dr. Ivan Baines, der am MPI-CBG für die Technologiekoordination zuständig ist, hat exzellente Wissenschaft mit starken Partnern aus der Wirtschaft zusammengebracht und so ein neues Modell umgesetzt, das die komplexen Fragestellungen der modernen Biologie angehen kann. mehr

Lipoprotein-Partikel als Transportvehikel für die Signalmoleküle Hedgehog und Wingless

2005 Panáková, Daniela; Sprong, Hein; Marois, Eric; Thiele, Christoph; Eaton, Suzanne
Entwicklungsbiologie Zellbiologie
Wingless und Hedgehog sind Signalübertragungsmoleküle (Morphogene), die von Zellen freigesetzt werden und über kurze und weite Distanzen hinweg Wachstum und Muster- oder Formbildung während der Entwicklung in Organismen kontrollieren. In der Zelle wird an beide Proteine ein Lipid angehängt, wodurch sich ihre Wasserlöslichkeit stark verringert. Der Mechanismus, mit dem sich solche hydrophoben Moleküle über weite Strecken verbreiten oder fortbewegen, ist bisher nicht bekannt. Wissenschaftler der Arbeitsgruppen von Suzanne Eaton und Christoph Thiele am MPI für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden haben nun am Modellorganismus Drosophila (Fruchtfliege) gezeigt, dass sich Wingless, Hedgehog und andere Lipid-verankerte Proteine mit Lipoproteinen verbinden. Lipoproteine sind Komplexe aus Fetten und Proteinen und dienen normalerweise dem Transport von Fetten innnerhalb eines Organismus, sowohl bei der Fliege als auch beim Menschen. Diese Komplexe aus Lipoprotein und Wingless oder Hedgehog bewegen sich dann in den entstehenden Geweben der Fliegenlarve. Bei Larven mit verringerter Lipoprotein-Konzentration sammelt sich dementsprechend Hedgehog nur in unmittelbarer Nähe seines Entstehungsortes an und kann Signale nicht mehr über die normale Reichweite hinweg weitergeben. Ähnlich verhält es sich auch mit der Signalübertragung durch Wingless: dessen Reichweite ist ebenfalls deutlich eingeschränkt. Aufgrund dieser Beobachtungen haben die Dresdner Forscher den Lipoprotein-Partikeln eine neue Aufgabe zugewiesen, nämlich den Transport von Lipid-verankerten Proteinen. Die Lipoprotein-Partikel fungieren also quasi als kleine LKWs: Fahrzeuge, die Güter transportieren. mehr

Ein neues Glied in der Kette der Signalübermittlung - Die Rolle von APPL und Rab5

2004 Zerial, Marino; Miaczynska, Marta; Christoforidis, Savvas; Giner, Angelika; Shevchenko, Anna; Uttenweiler-Joseph, Sandrine; Habermann, Bianca; Wilm, Matthias; Parton, Robert G.
Zellbiologie
Jede Zelle interagiert kontinuierlich mit ihrer Umgebung und nimmt dabei Nähr- und Botenstoffe (Signale) auf oder setzt sie frei. Während Signal- oder Botenstoffe von der Zelloberfläche aus eine Kette von Reaktionen in Richtung des Zellkerns auslösen (Signalübertragung), werden Nährstoffe in der Regel durch Einstülpung und Abschnürung der Zellmembranen in die Zelle aufgenommen und zu ihrem Bestimmungsort transportiert (Endozytose). Im Mittelpunkt dieses Transportmechanismus steht eine Vielzahl von unterschiedlichen Reaktionsräumen, so genannte Kompartimente (Endosomen). Ihre Entstehung und Funktion wird durch Enzyme - kleine GTPasen der Rab-Familie - gesteuert, die für ihren Arbeitsaufwand den zellulären Energiespeicher GTP (Guanosintriphosphat) verwenden. Eine Schlüsselrolle bei der Aufnahme und dem Transport von Nährstoffen spielt die kleine GTPase Rab5. Die Arbeitsgruppe von Marino Zerial hat einen Signalübertragungsweg identifiziert, der von zellinternen Kompartimenten ausgelöst und durch die Proteine Rab5 sowie zwei direkte Interaktionspartner APPL1 und APPL2 gesteuert wird. Durch externe Botenstoffe wie zum Beispiel den epidermalen Wachstumsfaktor (EGF) verlieren APPL1 und APPL2 die Verbindung zu Rab5 und wandern vom Kompartiment zum Zellkern, wo sie die molekulare Maschinerie zur Zellteilung aktivieren. Eine wesentliche Rolle scheint dabei die Interaktion von APPL1 und APPL2 mit dem Proteinkomplex NuRD/MeCP1 zu spielen, welcher eine entscheidende Kontrollfunktion für die Chromatinstruktur und die Übersetzung von Genen in Proteine erfüllt. Diese jüngst in der Zeitschrift Cell [1]publizierten Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass Endosomen, die die Proteine Rab5 und APPL besitzen, notwendige Zwischenglieder in der Kette der Signalübertragung zwischen Zellmembran und Zellkern sind. mehr

Die Teilung neuraler Stammzellen im Gehirn von Säugetieren

2004 Huttner, Wieland; Haubensak, Wulf; Attardo, Alessio
Entwicklungsbiologie Neurobiologie
Neurale Stammzellen teilen sich, wie alle anderen Stammzellen auch, entweder um sich zu vermehren (Proliferation), oder um differenzierte Zellen, wie beispielsweise Nervenzellen, zu produzieren (Differenzierung). Im sich entwickelnden Gehirn von Säugetieren koexistieren beide Arten von Stammzellteilungen. Mitarbeitern um Wieland Huttner ist es nun erstmals gelungen, selektiv solche Stammzellen sichtbar zu machen, die in ihrer nächsten Teilung Nervenzellen produzieren. Dazu ersetzten die Forscher in einer Maus eine Kopie eines Gens, das spezifisch in diesen Stammzellen angeschaltet wird, durch das Gen für Grün-Fluoreszierendes-Protein (GFP). mehr
Zur Redakteursansicht