Exzellenzcluster

Cellular Networks

Die Entwicklung der Molekularbiologie hat die gesamte Biologie im vergangenen Jahrhundert revolutioniert. Durch die enormen Fortschritte in unserem Verständnis einzelner Moleküle wie auch kompletter Genome und der von ihnen kodierten Proteine sind wir jetzt erstmals in der Lage, eine entscheidende Frage der Biologie konkret zu adressieren: Wie sind Funktion, Struktur und Evolution subzellulärer und suprazellulärer Netzwerke zu erklären? Der beantragte Exzellenzcluster sucht nach diesbezüglichen Antworten.

Zentrales Ziel des Forschungsprojekts ist es, derartige Netzwerke, ihre Komponenten und dynamischen Veränderungen zu analysieren und so ein übergreifendes (systemisches) Verständnis ihrer komplexen Regulation und Wechselwirkungen zu entwickeln. Grundlage hierfür ist die quantitative Analyse komplexer biologischer Prozesse im Rahmen einer intensiven und interdisziplinären Zusammenarbeit, die neue experimentelle und theoretische Ansätze unter Einbeziehung moderner Methoden der Mathematik und Informatik erfordert. Hierfür steht vor allem das Großprojekt BIOQUANT: Komplexe Phänomene sollen nicht mehr nur "in vivo" (also am lebenden Organismus) oder "in vitro" (im Reagenzglas), sondern eben auch verstärkt "in silico" (mit Hilfe von Computerprogrammen) erforscht werden. Dazu gehören vor allem Simulationen.

Schon jetzt hat sich in Heidelberg ein kreatives Netzwerk zu dieser neuen Forschungsrichtung herausgebildet – Vertreter aus allen Bereichen der Lebenswissenschaften und darüber hinaus arbeiteten hier zusammen. Und auch auf eine große Tradition im Bereich der chemischen Kinetik und molekularen Biologie kann man zurückblicken: Zu Beginn des vergangenen Jahrhunderts wurden in Heidelberg nämlich durch den Chemiker Max Bodenstein die Grundlagen für die mathematische Beschreibung chemischer Elementarreaktionen geschaffen und durch die Nobelpreisträger Albrecht Kossel und Otto Meyerhof die Bausteine molekularer Maschinen und Informationssysteme sowie die energetisch wichtigen Zyklen in biologischen Reaktionsketten entdeckt.

Beteiligt am Projekt "Zelluläre Netzwerke" sind neben universitären Instituten wie dem Zentrum für Molekulare Biologie (ZMBH), dem Biochemiezentrum (BZH), dem Interdisziplinären Zentrum für Neurowissenschaften (IZN) sowie dem Interdisziplinären Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (IWR) viele außeruniversitäre Einrichtungen vor Ort. Dazu zählen das European Molecular Biology Laboratorium (EMBL), das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) sowie das Max Planck-Institut für Medizinische Forschung. Gemeinsam mit diesen Partnern nimmt die Universität Heidelberg in diesem Bereich inzwischen eine Vorreiterrolle ein. Durch die erhoffte Förderung im Zuge des Exzellenzwettbewerbs möchte man diese Position stärken und noch weiter ausbauen. Sprecher des Exzellenzclusters ist der Virologe Prof. Dr. Hans-Georg Kräusslich.