Max-Planck-Institut für Biochemie

Der Biophysiker wird für seine wegweisende Entwicklung und Anwendung der Kryo-Elektronentomographie geehrt

Forschende haben mithilfe Deep Visual Proteomics herausgefunden, warum einige Patienten mit der Erbkrankheit gesund bleiben

Maria Sokolova, Leiterin der Lise-Meitner-Forschungsgruppe Bakteriophagen am Max-Planck-Institut für Biochemie, erhält den diesjährigen Heinz Maier-Leibnitz-Preis 2025

Mit einer neuen Technologie können Forschende analysieren, welche Funktion die unterschiedlichen Ubiquitin-Ketten an Proteinen haben

Forschende gewinnen neue Erkenntnisse darüber, wie die Matrixschicht von HIV-1 reift

10.000 verschiedene Proteine bildet eine menschliche Zelle im Schnitt, mehr als 100.000 sind es im gesamten Körper. Für die Entschlüsselung des Proteininventars, auch Proteom genannt, braucht es enorm viel Rechenkraft – und künstliche Intelligenz. Matthias Mann und sein Team vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried haben eine Technik entwickelt, mit der sie Krebs und andere Erkrankungen exakter diagnostizieren können. Therapien können damit genau auf die individuellen Bedürfnisse eines Patienten maßgeschneidert werden.

Im Freundeskreis diskutieren, ein Konzert genießen, bei Straßenlärm telefonieren – Menschen mit Hörproblemen bleiben alltägliche Höreindrücke oft verwehrt. Tobias Moser will den Betroffenen mit einer neuen Generation von Hörhilfen neue Klangwelten zugänglich machen. Die sogenannten optischen Cochlea-Implantate sind ein Beispiel für Therapien, die auf Erkenntnissen aus der Grundlagenforschung beruhen.

Wissenschaftler oder Firmengründer – dank Axel Ullrich ist das für die Max-Planck-Gesellschaft kein Widerspruch mehr: Er ist beides. Unzählige Veröffentlichungen und Ehrungen, zwei bahnbrechende Krebsmedikamente, sechs Firmengründungen und über 100 Patente zeugen davon. Der frühere Direktor am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried hat die Verbindung von Grundlagenwissenschaft und angewandter Forschung in der Max-Planck-Gesellschaft maßgeblich vorangetrieben.

In der Bibel entsteht die Schöpfung Schritt für Schritt: erst das Licht, dann Wasser und Land bis hin zu den Landtieren und dem Menschen. Aus wissenschaftlicher Sicht sind die Bestandteile des Lebens aber vielleicht nicht nacheinander, sondern gleichzeitig entstanden – davon ist zumindest Hannes Mutschler am Max-Planck-Institut für Biochemie überzeugt. In Martinsried bei München erforschen er und seine Kollegen, welche Rolle RNAMoleküle bei der Entstehung des Lebens gespielt haben.

Irgendwann vor etwa vier Milliarden Jahren begann sich das Leben abzukapseln. Die ersten Zellen entstanden – geschützte Räume, die den Zusammenschluss komplexer Moleküle begünstigten. Petra Schwille vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried und Rumiana Dimova vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam loten Grenzen zellulären Lebens aus. Die beiden Forscherinnen untersuchen die Dynamik von Biomembranen.

Der menschliche Körper besteht aus Zigtausenden Proteinen. Diese kommen in unterschiedlichen Varianten vor, zudem kann sich ihre Konzentration im Organismus mit der Zeit ändern. Matthias Mann vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried braucht deshalb schlaue Algorithmen und viel Rechenkraft für seine Forschung. Schließlich will er das menschliche Proteom, also die Gesamtheit der Proteine des Menschen, entschlüsseln und für die Medizin nutzbar machen.

Proteine sind Ketten aus Aminosäuren. Damit Proteine ihre verschiedenen Aufgaben erfüllen können, müssen sich die Ketten in eine definierte räumliche Struktur falten. Dabei helfen ihnen molekulare Chaperone. Zellulärer Stress oder Fehlfunktionen der Chaperone können zu Proteinverklumpungen führen, die mit Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson in Verbindung gebracht werden. In zwei Studien zeigen wir verschiedene Mechanismen, mit denen Zellen Proteinen helfen, ihre funktionelle Form anzunehmen oder zu bewahren und sie unter Stressbedingungen vor Aggregation zu schützen.

Die Befruchtung einer Eizelle durch ein Spermium ist der Beginn neuen Lebens. Dabei werden die Erbinformationen beider Elternteile neu kombiniert. Die neuen Erbinformationen liegen zunächst inaktiv im Zellkern der befruchteten Eizelle vor. Die erste Zellteilung wird noch durch die Genprodukte der mütterlichen DNA veranlasst, doch bereits ab der zweiten muss auf die Genprodukte aller neu kombinierten Erbinformationen zugegriffen werden können. Genau diesen Moment habe ich mit meinem Team untersucht und dabei einen „Funken des Lebens“ entdeckt, einen genetischen Faktor, der die DNA „aufweckt“.

Wie entstehen Krebserkrankungen? Wie verändert die zelluläre Zusammensetzung eines Tumors dessen bösartige Eigenschaften? Diese Fragen sind nur schwer zu beantworten und dennoch entscheidend, um Krebserkrankungen zu verstehen und ein Heilmittel finden zu können. Gemeinsam mit meinen beiden Forschungsgruppen gelang es mir, einen ganz neuen Diagnose-Ansatz zu entwickeln, um diesem Ziel einen Schritt näher zu kommen. Durch die Kombination von vier modernen Methoden haben wir eine leistungsfähige Technologie entwickelt, um die Mechanismen von Gesundheit und Krankheit besser zu verstehen.

Bei der Übersetzung von Boten-RNA (mRNA) in Proteine stellen sequenzspezifische Transfer-RNAs (tRNAs) die jeweiligen Aminosäuren zur Verfügung. Die Menge an tRNAs hat daher einen tiefgreifenden Einfluss auf die Zelle. Die Ermittlung der Menge an tRNAs war bislang wegen technischer Herausforderungen limitiert. Wir haben diese Grenzen nun mithilfe der mim-tRNAseq überwunden, einer Methode, die zur Quantifizierung von tRNAs in jedem Organismus verwendet werden kann. Diese Methode wird dazu beitragen, das Verständnis der tRNA-Regulation in gesunden und kranken Lebensformen zu verbessern.

Das Gebiet der synthetischen Biologie zielt darauf ab, aus unbelebten Bausteinen lebensähnliche Systeme zusammenzusetzen. Unser Ziel ist, nicht nur Prozesse des Lebens zu beobachten und zu beschreiben, sondern sie auch nachzuahmen. Ein Schlüsselmerkmal des Lebens ist dessen Replikationsfähigkeit, oder mit anderen Worten: Die Selbsterhaltung eines chemischen Systems. Wir haben es geschafft, ein neues in-vitro-System zu erzeugen, das im Reagenzglas einen Teil seiner eigenen DNA und Proteinbausteine regenerieren kann.