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ICS-1

Lernen von Neutronen

„Wie hängen die Eigenschaften und Funktionen makromolekularer* Materialien von ihrer inneren Struktur und den Bewegungen ihrer Bausteine ab? Untersuchungen mit Neutronenstrahlen helfen uns, diese Fragen zu beantworten, und führen zum Beispiel zu einem grundlegenden Verständnis der Mechanismen bei der Kunststoffverarbeitung oder der Selbstorganisation in komplexen Flüssigkeiten, wie sie beim Waschen, in der Kosmetik oder bei der Ölförderung verwandt werden. Bewegungen in Enzymen sind für ihre Funktion unerlässlich. Neutronen informieren uns über ihren räumlichen Ablauf und ihre Geschwindigkeit.“
Prof. Dieter Richter (ICS-1 and JCNS-1)

ICS-2

Der Dynamik auf der Spur

„Wie verhalten sich komplexe Flüssigkeiten, biologische Makromoleküle* und weiche Materie unter dem Einfluss äußerer Kräfte? Welche Strukturen und welche Dynamik entwickeln sich dabei? Das sind unsere Schlüsselfragen. Zu ihrer Beantwortung verwenden wir numerische Simulationsverfahren auf Hochleistungscomputern. Das Forschungsspektrum reicht von der Nanotechnologie bis hin zu biologischen Systemen. So beantworten wir die Fragen nach dem Fließverhalten von Blutzellen, der Dynamik von Mikroschwimmern – wie zum Beispiel Algen – oder zu Reibungsprozessen, wie sie in Gelenken zu finden sind.“
Prof. Gerhard Gompper (ICS-2 und IAS-2)

ICS-3

Kräfte wirken lassen

„Wir erforschen das Verhalten und die Eigenschaften von makromolekularen* Systemen, wie beispielsweise Flüssig-Feststoffgemischen, im Gleichgewicht und Ungleichgewicht. Uns interessiert die Wechselwirkung dieser Systeme mit externen Kräften, wie unter Scherung, in einem elektrischen Feld oder bei Temperatur- oder Druckunterschieden. Hierbei können sich Strukturen bilden, die im Gleichgewicht nicht existieren. Sie helfen uns, biologische Prozesse zu verstehen und weisen den Weg zu möglichen technologischen Anwendungen. Um diese komplexen Abläufe besser zu erfassen, erzeugen wir Modellsysteme mit maßgeschneiderten chemischen Eigenschaften.“
Prof. Jan Karel George Dhont (ICS-3)

ICS-4

Signalwege von Zellen unter der Lupe

„Die Zellen in unserem Körper reagieren auf eine Vielzahl von Reizen und Signalen. Zur Verarbeitung der Reize nutzen sie Signalwege, die auf dem Wechselspiel von ineinander verschachtelten biophysikalischen, biochemischen und elektrischen Vorgängen beruhen. Wir erforschen unter anderem die Signalwege in Sinneszellen, die uns so spannende Vorgänge wie das Sehen und Riechen ermöglichen. Wir untersuchen, wie unser Nervensystem diese Sinneseindrücke verarbeitet. Unser Ziel ist, die zelluläre Signalverarbeitung aufzuklären und die molekularen Mechanismen zu verstehen, die unsere Sinnesund Nervenzellen zu den faszinierendsten Zellen in unserem Körper machen.“
Prof. Frank Müller (ICS-4)

*Makromoleküle

Makromoleküle sind große Moleküle, die aus
mehreren Tausend Atomen bestehen. Dazu zählen
beispielsweise Stärke- oder Eiweißmoleküle.

ICS-5

Proteinstrukturen als Schlüssel zum Verständnis

„Wir untersuchen den inneren Aufbau von Proteinen und von Proteinkomplexen, wie beispielsweise das Sehpurpur im Auge, mit zahlreichen biophysikalischen Methoden. Durch die Kenntnis der atomaren Struktur erhalten wir den Schlüssel zum Verständnis der jeweiligen Funktion und können somit wichtige Prozesse nachvollziehen, zum Beispiel Signalübertragungswege in der Zelle auf molekularer Ebene. In einem weiteren Schwerpunkt untersuchen wir die Faltung von Proteinen. Damit wir verstehen, wie dieser Prozess in der Zelle stattfindet, verfolgen wir die Entstehung der dreidimensionalen Raumstruktur Schritt für Schritt von Anfang an.“
Prof. Jörg Fitter (ICS-5)

ICS-6

Komplexe Interaktionen verstehen

„Die Funktion jeder Zelle und jedes Organismus hängt entscheidend von den dynamischen Interaktionen zwischen biologischen Makromolekülen* und ihrer korrekten dreidimensionalen Struktur ab. Fehlerhafte Interaktionen und fehlgefaltete Strukturen führen letztlich zu Krankheit und Alterung. Unser Ziel ist es, diese Wechselwirkungen zu verstehen und die dreidimensionalen Strukturen der an entscheidenden zellulären Prozessen beteiligten Protein-Komplexe möglichst in atomarer Auflösung zu bestimmen. Darüber hinaus entwickeln wir neuartige Verfahren zur Früherkennung und zur Therapie neurodegenerativer Erkrankungen mit einem starkem Fokus auf der Alzheimer’ schen Demenz.“
Prof. Dieter Willbold (ICS-6)

ICS-7

Die Biomechanik von Zellen erforschen

„Wir erforschen die Biomechanik lebender Zellen mit modernen Methoden der Biophysik und Zellbiologie, die wir auch – falls notwendig – verbessern. Dabei interessieren wir uns für die Mechanik der Zellen selbst, wie sie sich fortbewegen oder an ihrer Umgebung haften. Besonders spannend finden wir die Frage, wie Zellen mechanische Signale aus ihrer Umgebung erkennen und auf diese reagieren, denn das scheint für die Entwicklung des Körpers und für manche Krankheiten sehr wichtig zu sein. Für nahezu jede Funktion – egal ob von einzelnen Zellen oder ganzen Organen – sind Wechselwirkungen essenziell. Sie steuern zum Beispiel die Entwicklung von Embryonen oder die Zellteilung.“
Prof. Rudolf Merkel (ICS-7)

ICS-8

Nanobauelemente hören auf Zellsignale

„Unser Interesse gilt der Verbindung zwischen biologischen und elektronischen Systemen. Hierbei untersuchen wir die molekularen, zellulären und elektronischen sowie elektrochemischen Vorgänge an dieser Schnittstelle. Dies ermöglicht uns die Herstellung von Sensoren, die schon sehr geringe Mengen von Schadstoffen oder biochemischen Substanzen in der Umwelt oder in Körperflüssigkeiten aufspüren oder sogar Signale mit Zellen austauschen können. Mit unseren Methoden könnten in Zukunft auch verträglichere und hochsensible Implantate entstehen, die zerstörte Sinneszellen ersetzen.“
Prof. Andreas Offenhäusser (ICS-8 und PGI-8)


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