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Neue DFG Forschergruppe

Ionentransport gemeinsam erforschen

Ionenkanäle und -transporter sind für den Austausch von Signalen im zentralen Nervensystem von entscheidender Bedeutung. Dabei handelt es sich um komplexe Moleküle in der Zellwand, die bestimmte Ionen wie Kalium-, Natrium- oder Chlorid-Ionen passieren lassen oder Boten- und Nährstoffe im Zellinneren anreichern. Wie diese zellulären Schleusen im Detail funktionieren, will eine neue, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Forschergruppe klären. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich sind maßgeblich beteiligt an dem Vorhaben von insgesamt sieben Institutionen, das Simulation, Theorie und Experiment auf einzigartige Weise vereint. Federführend ist die Friedrich-Schiller-Universität Jena. Die neue DFG-Forschergruppe ist eine von insgesamt sieben neuen Gruppen, die in der ersten Förderperiode zusammen rund 17 Millionen Euro erhalten.

"Wenn man die Funktion von Ionenkanälen und -transportern verstehen will, reicht es nicht aus, ihre dreidimensionale Struktur unter bestimmten Bedingungen zu kennen. Es ist vielmehr ein detailliertes Verständnis ihrer dynamischen Strukturänderungen notwendig", erläutert der Jülicher Zellforscher Prof. Christoph Fahlke, stellvertretender Sprecher der Forschergruppe "Funktionale Dynamik von Ionenkanälen und Transportern – DynIon". Die komplexen Eiweißbausteine sind veränderlich und wechseln von einem Zustand in den anderen.

Um die zugrundeliegenden Funktionsmechanismen zu entschlüsseln, führt die Forschergruppe Computersimulationen mit experimentellen Verfahren aus den Bereichen der Elektrophysiologie, Biophysik und Strukturbiologie auf einer deutschlandweit einzigartigen Plattform zusammen. "Die Moleküldynamik-Simulation ermöglicht es, die wesentlichen Eigenschaften von Ionenkanälen mit großer Genauigkeit zu beschreiben, von der Kanalöffnung über die Auswahl bestimmter Ionen bis hin zu Quantenphänomenen wie dem Transport von Protonen", erläutert der Theoretische Biophysiker Prof. Paolo Carloni vom Forschungszentrum Jülich, der ein weiteres Teilprojekt innerhalb der Gruppe leitet.

Bei der Durchführung der rechenaufwendigen Computersimulationen kommt zudem dem Jülich Supercomputing Centre (JSC) eine bedeutsame Rolle zu. Das JSC betreibt Superrechner der höchsten Leistungsklasse in Europa.

Institute of Complex Systems, Bereich Zelluläre Biophysik (ICS-4)

Institute for Advanced Simulations, Bereich Computational Biomedicine (IAS-5/INM-9)

Pressemitteilung der DFG: "DFG fördert sieben neue Forschergruppen"

Neue DFG-Forschergruppe unter HHU-Beteiligung

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