Press Reports

Deutsche Forschungsgemeinschaft verlängert zwei Sonderforschungsbereiche an der Freien Universität Berlin

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen Dynamiken des Zusammenlebens und die Einrüstung von Membranen

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat zwei Sonderforschungsbereiche (SFB) in Sprecherschaft der Freien Universität verlängert. Bewilligt wurde eine neue Förderperiode des SFB 958 zur Untersuchung Membran-naher Protein-Gerüste über ein Spektrum biologischer Entitäten und dynamischer Prozesse. Für eine neue Laufzeit gefördert wird auch der SFB 1171 „Affective Societies“, in dem die Dynamiken des Zusammenlebens in bewegten Welten untersucht werden. Die Projekte werden über vier Jahre gefördert, wie die DFG am Donnerstag in Bonn mitteilte.

Sonderforschungsbereich 958 „Einrüstung von Membranen – Molekulare Mechanismen und zelluläre Funktionen“
Sprecher: Prof. Dr. Stephan Sigrist, Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie

Im SFB 958 kooperieren Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Freien Universität (Sprecheruniversität), der Charité – Universitätsmedizin Berlin, des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE), des Leibniz-Instituts für Molekulare Pharmakologie (FMP), des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (MDC) sowie außerhalb Berlins der Universität Potsdam, des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke und der Tel Aviv University.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des SFB beschäftigen sich mit Membran-basierten Protein-Gerüsten. Das sind typischerweise dynamische, metastabile Strukturen, die eine Matrix aus verschiedenen molekularen Komponenten mit starken multivalenten Bindungen bilden. Die bisherige Arbeit des SFB 958 habe gezeigt, dass der räumlich und zeitlich kontrollierte Auf- und Abbau dieser Strukturen eine entscheidende Rolle für den Membranverkehr und die Remodellierung von Membranen spielt und auch zelluläre Signalwege sowie Differenzierungs- und Entwicklungsprozesse entscheidend steuert, der Sprecher des Sonderforschungsbereichs, Prof. Dr. Stephan Sigrist von der Freien Universität Berlin. „Die kombinierten multidisziplinären Ansätze innerhalb des SFB 958 haben zur Identifizierung generischer molekularer Mechanismen geführt, mithilfe derer dynamisch organisierte Protein-Gerüste Zellmembranen strukturieren und funktionalisieren.“ Dies werde in einem besseren Verständnis dessen, wie Protein-Gerüste zelluläre und schließlich organismische Funktionen ausüben, resultieren. Stephan Sigrist ist Wissenschaftler des Exzellenzclusters NeuroCure der Charité – Universitätsmedizin, des gemeinsamen medizinischen Fachbereichs der Freien Universität und der Humboldt-Universität. Stephan Sigrist ist seit 2014 Einstein-Professor; die Professur wird aus Mitteln der Einstein-Stiftung gefördert.

Das Spektrum biologischer Entitäten und dynamischer Prozesse, mithilfe derer Membran-nahe Protein-Gerüste untersucht werden, reicht von der zellulären Signalgebung über sensorische Weiterleitung bis hin zu Phänomenen des intrazellulären Transports und der Mechanotransduktion. Die Forscherinnen und Forscher nutzen neue Techniken, insbesondere multiple Formen der hochauflösenden Lichtmikroskopie, Kryo-Elektronentomographie und verschiedene physiologische Untersuchungen. Diese Untersuchungen sollen zu verstehen helfen, wie Phänomene auf molekularer und zellulärer Ebene definierte Entscheidungen komplexer biologischer Systeme ermöglichen und steuern.

In der neuen Förderperiode soll die theoretische Modellierung zu einem noch umfassenderen Verständnis der Gerüstmechanismen führen. Um dieses Feld zu verstärken, wurde Michael Kozlov von der Tel Aviv University (Israel) für die Kooperation gewonnen; der Forscher hat die Untersuchung der Membran-Protein-Ensemble-Dynamik durch theoretische biophysikalische Ansätze vorangetrieben. Darüber hinaus werden die kürzlich erreichten Fortschritte in der Kryo-Elektronenmikroskopie in das neue Projekt Z05 eingebracht, das von Christian Spahn (Charité) geführt wird. Schließlich wurden zwei zusätzliche Projekte in das Konsortium aufgenommen, die von den neuen Mitgliedern Francesca Bottanelli und David Owald geleitet werden. Sie untersuchen die Rolle von Proteingerüsten für die Segregation und Sortierung spezifischer Membran-Proteine (Bottanelli) beziehungsweise die Funktionalität statischer und dynamischer Synapsen (Verschaltungen zwischen Nervenzellen), und ergänzen so das wissenschaftliche Spektrum des SFBs in methodischer und biologischer Hinsicht.

Diese Änderungen in der Struktur des Konsortiums sollen, zusammen mit den innovativen Technologien und der im Laufe der vergangenen Förderperioden im SFB entwickelten Expertise zu einem verfeinerten molekularen Verständnis der studierten Gerüste führen.

Study by Research Team at Freie Universität Led by Biology Professor Stephan Sigrist on Conditions for Improving Memory Formation in Aging Humans

Memory like a Sieve – Or Not

Humans are not only capable of forming memories but also recalling these memories years later. However, with advancing age many of us face difficulties with forming new memories, a process usually referred to as age-induced memory impairment. Developing an elaborate understanding of this process is a precondition for preventing age-related pathologies at neuronal level. In a recent publication, the team of Stephan Sigrist at Freie Universität Berlin and the NeuroCure Cluster of Excellence shows that autophagy, a cellular self-clearing program, has to be kept efficient specifically within the memory forming neurons in order to keep the whole brain in a protected state. Stephan Sigrist holds an Einstein Professorship supported by the Einstein Foundation. NeuroCure is a Cluster of Excellence based at Charité – Universitätsmedizin Berlin, the medical school operated jointly by Freie Universität Berlin and Humboldt-Universität zu Berlin. Since 2007, NeuroCure has been funded through the German government’s Excellence Initiative, and in 2018 it won funding in the follow-up competition, the German Excellence Strategy. The findings were published in the latest issue of the prestigious science journal Nature Communications.

  • press release 063/2019 (21.03.2019), Freie Universität Berlin

Einstein Stiftung fördert Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Freien Universität

Cecilia Clementi ist Professorin für Chemie und Biomolekulare Techniken an der Rice University in Houston, Texas, und eine international gefragte Expertin im Bereich der Computersimulation von Biomolekülen. In Berlin wird sie den Sonderforschungsbereich „Einrüstung von Membranen – Molekulare Mechanismen und zelluläre Funktionen“ (Sprecher: Prof. Dr. Stephan Sigrist) an der Freien Universität unterstützen. In den geplanten Forschungsarbeiten sollen insbesondere die Mechanismen von Membranfusionen sowie der Ausbildung synaptischer Proteinarchitekturen untersucht werden..

  • press release  259/2016 (19.07.2016), Freie Universität Berlin

Researchers show how dynamin mediates membrane constriction and scission – a vital process

Cells continually form membrane vesicles that are released into the cell. If this vital process is disturbed, nerve cells, for example, cannot communicate with each other. The protein molecule dynamin is essential for the regulated formation and release of many vesicles. Scientists of the Max Delbrück Center for Molecular Medicine in the Helmholtz Association (MDC), the Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP), and the Institute for Biophysical Chemistry of Hannover Medical School (MHH), together with researchers from the Freie Universität Berlin have now elucidated the regulated process by which the molecular “motor” dynamin assembles into a screw-like structure and how it causes the release of vesicles. Moreover, they demonstrated how specific mutations impair the function of dynamin, for example in the congenital muscle disorder centronuclear myopathy or the neuropathy Charcot-Marie-Tooth disease (Nature, doi:10.1038/nature14880)**. The researchers’ study represents an important contribution to the development of new therapeutic approaches.

  • press release (26.08.2015), Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie Berlin

Neueste Erkenntnisse zum Grundgerüst der Zelle

Wissenschaftler der Freien Universität Berlin und der niederländischen Universität Utrecht haben eine Methode zur Abbildung des Aufbaus des Zellskeletts entwickelt. Das Zell- oder Zytoskelett ist das Grundgerüst jeder Zelle des Körpers. Den Forschern um Helge Ewers, Professor für Membranbiochemie an der Freien Universität und Lukas Kapitein aus Utrecht, gelang es, sogenannte Mikrotubuli mithilfe der Lichtmikroskopie in zuvor unerreichter Präzision aufzulösen und ihre Anordnung zu untersuchen. Die Mikrotubuli – Zusammenschlüsse kleiner Untereinheiten des Zellskeletts – sind besonders wichtig für den Prozess der Zellteilung und für die Weiterleitung von Nervensignalen im Gehirn. Im Zytoskelett bilden sie komplexe Strukturen in Bündeln in denen sie sich nach den neuesten Messungen der Wissenschaftler bis auf wenige Milliardstel Meter nahekommen. Die Erkenntnisse der Forschergruppe, die in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht wurden, können unter anderem bei der Entwicklung von Krebsmedikamenten helfen.

  • press release  245/2015 (11.08.2015), Freie Universität Berlin

Membranforschung wird fortgesetzt

Der Sonderforschungsbereich (SFB) 958 „Einrüstung von Membranen – Molekulare Mechanismen und zelluläre Funktionen“ der Freien Universität ist von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) um weitere vier Jahre verlängert worden. In diesem SFB wird seit 2011 der räumlich und zeitlich kontrollierte Aufbau von Proteingerüsten an Membranen untersucht, der für verschiedene Prozesse in Zellen von zentraler Bedeutung ist. Mittels eines multidisziplinären Ansatzes ergründen die Forscher, auf welche Weise Proteinkomplexe Membranen einrüsten. Ihr Ziel ist es zu erfahren, wie diese Komplexe die Funktionen der Zelle steuern, etwa bei Zellfusionen, synaptischen Signalübertragungen und Differenzierungen. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen allgemeingültige Prinzipien der Organisation und Dynamik von membranassoziierten Proteingerüsten und entwickeln langfristig Werkzeuge, um deren Funktion zu beeinflussen. Sprecher des SFB ist Professor Dr. Stephan Sigrist vom Institut für Biologie der Freien Universität.

  • press release  241/2015 (06.08.2015), Freie Universität Berlin

Wie kann ein einfacher genetischer Code ein kompliziertes Gehirn bauen?

Die hochkomplexe Gehirnstruktur von Fruchtfliegen verschaltet sich nach drei einfachen Regeln, wie Wissenschaftler der Freien Universität Berlin, der University of California in San Francisco sowie der University of Texas Southwestern Medical Center in einer aktuellen Studie in der Fachzeitschrift „Cell“ zeigen. Den Forschern um den Neurogenetiker und Professor für Neurobiologie an der Freien Universität und im Exzellenzcluster NeuroCure Peter Robin Hiesinger sowie die Professoren Lani Wu und Steven Altschuler aus San Francisco gelang es erstmals, den vollständigen Entwicklungsprozess der Gehirnstruktur, die für die Flugleistung notwendig ist, im lebenden Tier zu filmen. Daraus entwickelten sie ein mathematisches Modell, anhand dessen die Verdrahtung visueller Karten im Fliegengehirn demonstriert und reproduziert werden kann. Dieser Algorithmus basiert auf drei einfachen Regeln, die das Ausbilden der Gehirnstruktur steuern. Die Studie zum sogenannten intravitalen Imaging der Gehirnentwicklung in der Fruchtfliege wurde am Donnerstag in der renommierten Fachpublikation „Cell“ veröffentlicht.

  • press release  196/2015 (25.06.2015), Freie Universität Berlin

Eine Bremse gegen epileptische Anfälle in Nervenzellen

In jedem Augenblick werden an Billiarden Synapsen unseres Gehirns chemische Signale erzeugt, die einzelnen Nervenzellen feuern dabei bis zu 1000 mal in der Sekunde. Wie ihnen diese Höchstleistung gelingt ohne dabei epileptische Anfälle zu erzeugen, haben Wissenschaftler am Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie in Berlin nun ein Stück weit aufgeklärt. Das Ergebnis könnte zu einem besseren Verständnis nicht nur der Epilepsie, sondern auch anderer neurologischer Erkrankungen wie der Alzheimerschen Krankheit beitragen.

  • press release (26.05.2014), Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie Berlin

Turbocharger for nerve cells: operation of ADHS gene investigated

Individuals with attention-deficit / hyperactivity syndrome (ADHS) often have a higher frequency of mutations in the gene for GIT1 – the research group headed by Volker Haucke has now established the role played by this protein at neuronal synapses. In a second study, the group elucidated fundamentally different pathways through which nerve cells recycle vesicles that release neurotransmitters. Both publications (Cell Reports and Neuron) deal with the age-old, yet unresolved question of how nerve cells are able to fire rapidly and adaptably.

  • press release (04.06.2014), Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie Berlin

First 3D Model of a Synapse

A glance into a new world for neuroscience: research team from Göttingen led by Prof. Dr. Silvio O. Rizzoli present the first scientifically accurate 3D model of a synapse. Published May 30th 2014 in SCIENCE. This effort has been made possible only by a collaboration of specialists in electron microscopy, super-resolution light microscopy (STED), mass spectrometry, and quantitative biochemistry from the UMG, the Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen, and the Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie, Berlin.

  • press release (03.06.2014), Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie Berlin

Volker Haucke new EMBO member 2014

EMBO announced today that 106 outstanding researchers in the life sciences were newly elected to its membership. One hundred of the scientists reside in Europe and neighbouring countries; six Associate Members were elected from China, Japan and the United States. The EMBO Membership currently comprises more than 1600 life scientists.

  • press release (07.05.2014), Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie Berlin

Wie ein unsichtbarer Dirigent

Berliner Forscher zeigen, wie eine einfache biochemische Reaktion die Bildung von Transportpartikeln in Zellen steuert – ein grundlegender Vorgang für Zellwachstum und Kommunikation zwischen Zellen

  • press release (03.07.2013), Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie Berlin

When Nerve Cells Stop Speaking

Berlin’s Neuroscientists Decode Important Mechanism of Nerve Cell Communication

  • press release 394/2011 (16.12.2011), Freie Universität Berlin

Small molecules hit it big - new therapeutic approaches against viruses, bacteria, and cancer

Scientists from Freie Universität Berlin have identified small molecule inhibitors of cellular uptake

And fire! - How nerve cells are kept up to speed

 Scientists from the Freie Universität Berlin have identified mechanisms regulating chemical neurotransmission in the nervous system