http://www.mpimf-heidelberg.mpg.de/

Forschungsthemen im Überblick

* Entwicklung neuer Methoden in der biologischen Mikroskopie (Denk)
* Molekulare Grundlagen der interzellulären Signalvermittlung im zentralen und peripheren Nervensystem; molekularer Aufbau transmitter- und spannungsgesteuerter Ionenkanäle und Mechanismen der Regulation ihrer Expression (Sakmann)
* Molekularer Aufbau und genetische Regulation glutamatgesteuerter Ionenkanäle im zentralen Nervensystem; Mauslinien mit genetisch manipulierten Glutamatrezeptoren; molekulare Mechanismen für synaptische Plastizität (Seeburg)
* Untersuchung grundlegender biologischer Prozesse wie Katalyse durch Häm- oder Flavin-Enzyme, Chaperon assistierte Proteinfaltung, mRNA-Prozessierung und Integration von Signalwegen durch Adaptorproteine auf molekularer Ebene (Schlichting)
* Molekulare Mechanismen der Muskelkontraktion (Holmes, Emeritusgruppe)
* Studium von Genen, die für die Zielfindung von Nervenfortsätzen im Nematoden C. elegans von Bedeutung sind (Hutter)

Beschreibung des Instituts

Das Institut wurde 1930 als Kaiser-Wilhelm-Institut gegründet, um Methoden der Physik und Chemie in die medizinische Grundlagenforschung einzuführen. Die Abteilungen für Chemie, Physiologie und Biophysik konzentrierten sich auf biophysikalische und chemische Fragestellungen, in der Tradition der Naturstoffchemie des Instituts. Mit einer Abteilung für Molekularbiologie wurde in den 1960er Jahren neuen Entwicklungen in der Biologie Rechnung getragen. Ende der 1980er Jahre und während der 1990er Jahre kamen Untersuchungen zu spezifischen Funktionen von Muskel- und Nervenzellen hinzu. Neue Abteilungen für Zellphysiologie (1989), Molekulare Zellforschung (1992-1999), Molekulare Neurobiologie (1995), Biomedizinische Optik (1999), Biomolekulare Mechanismen (2002), sowie die Nachwuchsgruppen Ionenkanalstruktur (1997-2003) und Entwicklungsgenetik des Nervensystems (1999-2006) wurden gegründet. Am Institut arbeiteten seit seiner Gründung fünf Nobelpreisträger: Meyerhof (Physiologie), Kuhn (Chemie), Bothe (Physik), Mößbauer (Physik) und Sakmann (Physiologie).

Gegenwärtig hat das Institut vier Abteilungen und eine Nachwuchsgruppe: Schwerpunkt der ehemaligen Abteilung Biophysik (jetzt Emeritusgruppe) ist die Struktur des Myosin-Aktin-Komplexes mit atomarer Auflösung. Die Abteilung Zellphysiologie bearbeitet die Entstehung von elektrischen Signalen und deren Weiterleitung zwischen und innerhalb von Nervenzellen sowie deren Veränderbarkeit durch Übung und Gebrauch. Die Abteilung Molekulare Neurobiologie hat als Schwerpunkt die Analyse und Veränderung in den Mausgenen, deren Produkte für die schnelle Signalübermittlung im Gehirn verantwortlich sind, und geht der Frage nach, welche Hirnleistungen vererbt oder welche erworben werden. Die Abteilung Biomedizinische Optik bestimmt unter Anwendung und Weiterentwicklung der Multiquantenmikroskopie die Aktivität von Gruppen von Nervenzellen in Gewebepräparaten und in intakten Tieren. Ziel der Arbeiten der Abteilung Biomolekulare Mechanismen ist es, die molekularen Grundlagen von Modellreaktionen anhand biophysikalischer und strukturbiologischer Untersuchungen aufzuklären. Die Selbständige Nachwuchsgruppe Entwicklungsgenetik des Nervensystems befasst sich mit der Entstehung neuronaler Schaltkreise während der Embryonalentwicklung.

Am Institut werden unter anderem Nervenzellen und ihre vielfältigen Verschaltungen in der Großhirnrinde, die für Empfang und Verarbeitung von Meldungen der Sinnesorgane wie dem Geruchs-, Seh- und Tastsinn verantwortlich sind, mithilfe von molekulargenetischen, physiologischen und bildgebenden Verfahren untersucht. Insbesondere interessiert uns, wie Information in den Kontaktpunkten (Synapsen) der Verdrahtungen zwischen Nervenzellen gespeichert und abgerufen wird und wie neue Kontaktpunkte gebildet sowie nicht mehr benötigte entfernt werden. Für diese künftigen Arbeiten sollen neu zu entwickelnde Genschalter zum Einsatz kommen, mit denen die Aktivität von Schlüsselmolekülen für die schnelle Signalübertragung an Kontaktpunkten zwischen Nervenzellen gesteuert werden kann. Die bildgebende Multiquantenmikroskopie soll miniaturisiert und in ihrer Eindringtiefe verbessert werden, so dass Aktivitätsmessungen in der Großhirnrinde von sich frei bewegenden Mäusen durchgeführt werden können.
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