Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik

Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik

Wie werden aus Zellen Gewebe und aus Geweben Organe und 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 funktioniert. Eine wichtige Rolle spielen dabei auch physikalische Prozesse, 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, sowie auch in Organoiden – im Labor gewachsene, winzige vereinfachte Gewebe oder Organe – suchen über 20 Arbeitsgruppen Erkenntnisse zu diesen Prozessen des Lebens. In den Laboren des Instituts werden außerdem innovative Technologie-Ansätze entwickelt, die für die Arbeit an der Grenze des Wissens nötig sind. Physiker, Mathematiker und Informatiker bilden theoretische Modelle und bringen die Arbeit so in den Bereich der Systembiologie. 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 von der IMPRS-CellDevoSys durchgeführte Auswahlverfahren aufgenommen.

Abteilung Selbstorganisation von Zellen zu Organgemeinschaften

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Abteilung Gewerberegeneration und deren Deregulierung bei Krankheiten

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Abteilung Mikrotubuli / Zellteilung

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Abteilung Endozytose / Endosome

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Abteilung Neurogenese bei Säugetieren

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Forschende haben ein Gen identifiziert, das der Bauchspeicheldrüse hilft, durch Insulinausschüttung auf Glukose zu reagieren

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Anthony Hyman und Clifford Brangwynne erhalten den weltweit am höchsten dotierten Wissenschaftspreis, den 2023 Breakthrough-Preis in Life Sciences

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Ronald Naumann in seinem Labor.

Der Leiter der Transgenic Core Facility des Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik erhält die Auszeichnung für eine Methode zur Reduzierung von Versuchstieren

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Eine Eizelle des Faddenwurms C. elegans, die gerade beginnt, ihren Kortex zu bilden (oben). F-Actin-Filamente sind in Magenta markiert. WSP-1, das Protein, das kleine Verzweigungen an den F-Aktinfilamenten bildet, ist grün markiert. Man sieht, dass sich Tausende von kleinen Kondensaten mit unterschiedlichen Mengen an F-Aktin und WSP-1 bilden und innerhalb von zehn Sekunden wieder zerfallen (weisse Box und unterer Zeitverlauf).

Der Zellkortex wird kontrolliert durch Tausende von schnelllebigen Proteinkondensaten aktiviert

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Mikroskopische Aufnahme einer sich teilenden basalen radialen Gliazelle, einer Vorläuferzelle, aus der während der Gehirnentwicklung Neuronen entstehen. Modernes menschliches TKTL1, aber nicht das des Neandertalers, erhöht die Anzahl der basalen radialen Gliazellen und Neuronen.

Durch die Veränderung einer einzigen Aminosäure ist die Gehirnevolution anders verlaufen

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Tröpfchen in der Zellsuppe

Biologie & Medizin

Jahrzehntelang interessierte sich niemand für die Bläschen, die Biologinnen und Biologen bei der Beobachtung von Zellen unter dem Mikroskop beobachteten. Cliff Brangwynne und Anthony Hyman vom Dresdner Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik gehören zu den ersten Forschern, die diese rätselhaften Phänomene näher untersuchten.

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.

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Zellkontakte steuern die Regeneration 

2021 Huch, Meritxell;  Cordero-Espinoza, Lucía; Dowbaj, Anna M.

Entwicklungsbiologie Genetik Neurobiologie Zellbiologie

Unsere Arbeitsgruppe am MPI-CBG beschäftigt sich mit der Geweberegeneration. Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Cambridge haben wir herausgefunden, dass ein regulierender Zelltyp, die mesenchymalen Zellen, die Regeneration der Leber aktivieren oder stoppen kann. Dies geschieht über die Anzahl der Kontakte mit den regenerierenden Zellen (Epithelzellen). Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Fehler im Regenerationsprozess, die zu Erkrankungen führen können, durch eine fehlerhafte Anzahl von Kontakten zwischen beiden Zelltypen verursacht werden.

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Entwicklung einer synthetischen minimalen Zelle

2020 Tang, Dora; Love, Celina

Entwicklungsbiologie Zellbiologie

Ziel unserer Arbeit ist es, zelluläre Prozesse mittels synthetisch gebauter Systeme zu rekonstruieren. Gemeinsam mit dem MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) entwickelten wir eine minimal komplexe synthetische Zelle, die im Vergleich zur biologischen Zelle ein einfacheres System darstellt. Dieses regulierbare synthetische System eröffnet neue und spannende Möglichkeiten, um grundlegende Fragen zur Koordination komplexer biologischer Prozesse zu beantworten.

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Weniger ist mehr: Verlust von Genen während der Evolution

2019 Hiller, Michael

Evolutionsbiologie Genetik Zellbiologie

Eine zentrale Frage der Genetik und Evolutionsbiologie ist: Welche Unterschiede im Genom führen zu charakteristischen Merkmalen bestimmter Spezies? Dazu entwickelt unsere Forschungsgruppe computerbasierte Methoden, um in vergleichenden Analysen funktionale Unterschiede in Genomen aufzuspüren. Wie jüngste Ergebnisse zeigen, kann der Verlust von Genen während der Evolution manchmal von Vorteil sein. Unsere Untersuchungen tragen dazu bei, besser zu verstehen, wie die große Vielfalt der Natur im Laufe der Evolution entstehen konnte.

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Molekulare Grammatik der Phasentrennung

2018 Hyman, Anthony; Alberti, Simon

Entwicklungsbiologie Evolutionsbiologie Genetik Neurobiologie Strukturbiologie Zellbiologie

Damit unterschiedliche Reaktionen ungestört voneinander ablaufen können, braucht eine Zelle räumlich getrennte Reaktionsbereiche. Das geht auch ohne Biomembran: in Kondensaten können Proteine und RNAs durch eine Phasentrennung angereichert werden und ihre verschiedenen Funktionen erfüllen. Die Mechanismen dieser Phasentrennung bergen den Schlüssel zu einigen der größten offenen Fragen der Biologie und ebnen den Weg für eine revolutionäre Entwicklung in der Zellphysik. Wir haben eine molekulare Grammatik entschlüsselt, die der Phasentrennung einiger Proteine zugrundeliegt.

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Die virtuelle Leber

2017 Zerial, Marino; Meyer, Kirstin; Ostrenko, Oleksandr; Bourantas, Georgios; Morales-Navarrete, Hernan; Porat-Shliom, Natalie; Segovia-Miranda, Fabian; Nonaka, Hidenori; Ghaemi,Ali; Verbavatz,  Jean-Marc; Brusch, Lutz;  Sbalzarini, Ivo F.; Kalaidzidis, Yannis;  Weigert, Roberto

Entwicklungsbiologie Evolutionsbiologie Genetik Neurobiologie Strukturbiologie Zellbiologie

Ein neu entwickeltes 3D-Modell der Leber kann dazu beitragen, Erkrankungen der Leber besser zu verstehen. Das Modell ermöglicht Vorhersagen der Auswirkungen von Medikamenten und damit verbundene Schädigungen des Organs.  Eine wichtige Grundlage hierfür ist die Simulation des Gallenflusses. Dazu wurde der Gallentransport in der Mausleber gemessen. Mit Hilfe von Rechenmodellen wurde ein Mehrskalen-Modell des Gallenflusses erstellt. Die Forscher arbeiten nun an einer Strategie, um das Modell auf die menschliche Leber zu übertragen.

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