Multiscale Analysis of Cellular Systems

Die Gründung der beiden Fokusbereiche Neuroscience and Behaviour und Plants aus dem Schwerpunkt „Zellbiologie und Physiologie“ sowie Berufungen der letzten Jahre eröffnen Perspektiven für weitere innovative Entwicklungen. Diese werden künftig in dem Fokusbereich Multiscale Analysis of Cellular Systems zusammengefasst. Prozesse auf molekularer und zellulärer Ebene bestimmen die makroskopischen Eigenschaften und Funktionen von Zellverbänden und Organismen. Ziel dieses Fokusbereichs ist es, durch die quantitative Analyse und Manipulation dynamischer physiologischer und zellulärer Prozesse zu verstehen, wie subzelluläre Organisation und physiologische Dynamik die Reaktion auf biotische und abiotische Faktoren (z.B. extrazelluläre Signale, mechanische Kräfte oder Temperaturveränderungen) bestimmen und die spezifischen und koordinierten Antworten von Zellen, Zellverbänden und Organismen bedingen. Die letzten zwei Jahrzehnte brachten eine technologische Revolution, die beispiellose Fortschritte bezüglich der Empfindlichkeit, der räumlichen und zeitlichen Auflösung sowie der Fähigkeit zur Visualisierung und Manipulation biologischer Prozesse in lebenden Zellen und Organismen erzielt hat. Bildgebende Verfahren werden mit Methoden der Genomik, Proteomik und Metabolomik kombiniert. Die Entwicklung neuer methodischer und theoretischer Ansätze wie z.B. maschinelles Lernen und die Entwicklung formalisierter Modelle ermöglichen es, dynamische Prozesse über mehre Zeit- und Größenskalen quantitativ zu analysieren und gezielt zu manipulieren. Eine langfristige Perspektive ist es, die Prinzipien der Organisation und Selbstorganisation auf molekularer und zellulärer Ebene für die Synthese neuer biologischer Strukturen und Systeme zu nutzen. Dieser Fokusbereich kann alle Teilbereiche der Biologie unabhängig von der untersuchten Organismengruppe integrieren und bietet zahlreiche Anknüpfungspunkte zu anderen Fachbereichen (Chemie und Pharmazie, Physik, Informatik und Mathematik sowie Medizin).

Sprecher*in: Prof. Dr. Stefan Luschnig
Stellv. Sprecher*in: Prof. Dr. Carsten Grashoff

Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen: AG Schwarzländer
Institut für Molekulare Zellbiologie: AG Bähler, AG Busch, AG Grashoff, AG Püschel
Institut für Neuro- und Verhaltensbiologie: AG Klämbt, AG Luschnig, AG Stanewsky
Institut für Zoophysiologie: AG Liebau, AG Zeis
IME Fraunhofer: Prof. Dr. Christoph Schäfers
MPI Molekulare Biomedizin: Prof. Dr. Wiebke Herzog