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Mit Supermikroskopen Infektionen auf der Spur

07.01.2011
Startschuss für das neue „Centre for Structural Systems Biology”

Infektionsforscher und Physiker in Norddeutschland gehen in Zukunft gemeinsam auf die Jagd nach Krankheitserregern: Auf dem Campus des Deutschen Elektronen-Synchrotrons (DESY) in Hamburg-Bahrenfeld entsteht unter der wissenschaftlichen Koordination des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) das neue „Centre for Structural Systems Biology“ (CSSB).

Das interdisziplinäre Zentrum mit Partnern verschiedener Universitäten und Forschungseinrichtungen aus Niedersachsen, Hamburg und Schleswig-Holstein verfolgt das Ziel, den Angriffen von Krankheitskeimen atomgenau auf die Spur zu kommen.

Bei DESY in Hamburg unterzeichnete heute die Bundesministerin für Bildung und Forschung, Professor Annette Schavan, mit der Hamburger Wissenschaftssenatorin, Dr. Herlind Gundelach, und der Niedersächsischen Ministerin für Wissenschaft und Kultur, Professor Johanna Wanka, die Bund-Länder-Vereinbarung für den Bau des CSSB. Insgesamt werden hierfür 50 Millionen Euro bereitgestellt.

„Die Infektionsforschung in Norddeutschland hat bereits einen exzellenten Ruf“, sagt Professor Dirk Heinz, kommissarischer Wissenschaftlicher Geschäftsführer des HZI. „Wir nutzen jetzt die Synergien verschiedener Forschungsfelder noch besser. Das CSSB wird wie ein Leuchtturm unsere Forschung auch über nationale Grenzen hinweg sichtbar machen.“

„Unsere Lichtquellen gehören zur Weltspitze und bieten optimale Bedingungen für die Strukturbiologie. Mit Supermikroskopen wie PETRA III und FLASH können die molekularen Grundlagen von Krankheiten mit extrem hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung analysiert werden“, betont der Vorsitzende des DESY-Direktoriums, Professor Helmut Dosch.

Krankheitserreger sind winzig, haben jedoch erhebliche Auswirkungen auf den Menschen. Noch viel kleiner sind die Werkzeuge, mit denen uns die Erreger infizieren: Das Wechselspiel von Molekülen auf ihrer Oberfläche verschafft ihnen den Zutritt in unseren Körper. Strukturbiologen entschlüsseln diese Interaktionen auf atomarer Ebene und untersuchen, wie Moleküle und Proteine aufgebaut sind. So verstehen die Forscher nicht nur, wie Wechselwirkungen von Krankheitserregern mit ihren Wirten ablaufen. Sie finden auch Angriffspunkte für neue Wirkstoffe, Anti-Infektiva und Impfstoffe.

Systembiologen hingegen untersuchen biologische Systeme wie Zellen oder Krankheitserreger in ihrer Gesamtheit: Welche Prozesse laufen in einem Organismus zu einem bestimmten Zeitpunkt gleichzeitig ab? Sie sammeln und werten große Datenmengen über Stoffwechselprozesse oder Interaktionen von Proteinen aus.

Das CSSB schlägt die Brücke zwischen Strukturbiologie und Systembiologie: Hier werden Biologen, Chemiker, Mediziner, Physiker und Ingenieure die Wechselwirkung von Krankheitserregern mit ihren Wirten untersuchen. Dazu stehen ihnen bei DESY deutschlandweit einmalige Werkzeuge zur Verfügung: PETRA III, die weltweit beste Speicherring-Röntgenstrahlungsquelle, und FLASH, der weltweit einzige Freie-Elektronen-Laser im Vakuum-Ultravioletten und im weichen Röntgenbereich. Ergänzend wird derzeit der European XFEL, ein Röntgenlaser der Superlative, gebaut, und auf dem DESY-Campus entsteht zudem das „Center for Free-Electron Laser Science“ (CFEL). Diese auf Teilchenbeschleunigern basierenden Lichtquellen erzeugen intensive, kurzwellige Strahlung mit besonderen Eigenschaften. Damit können die Forscher biologische Proben auf verschiedene Arten untersuchen – von der Strukturanalyse von Einzelmolekülen bis hin zur Echtzeit-Darstellung von Abläufen in lebenden Zellen.

Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit im neuen CSSB-Forschungsbau wird es in Zukunft sehr viel besser möglich sein, die hochmodernen Strahlungsquellen bei DESY für biologische Fragestellungen zu nutzen. So arbeiten bei DESY Abteilungen aus universitären und nicht-universitären Forschungseinrichtungen eng zusammen, um mithilfe der Systembiologie komplexe zelluläre Abläufe mit den „Supermikroskopen“ zu untersuchen und besser zu verstehen.

Die Planungen des Baus sollen nach der Vertragsunterzeichnung unverzüglich beginnen; der Baubeginn ist für 2012 geplant.

Partner im “Centre for Structural Systems Biology”:
Hamburg:
Universität Hamburg, Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften
Universitätsklinikum Eppendorf, Hamburg
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY
Heinrich-Pette Institut für Experimentelle Virologie und Immunologie, Hamburg
Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin, Hamburg
Niedersachsen:
Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig
Medizinische Hochschule Hannover
Schleswig-Holstein:
Universität zu Lübeck
Forschungszentrum Borstel, Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften
Nationale und internationale Partner:
European Molecular Biology Laboratory EMBL
Forschungszentrum Jülich

Dr. Bastian Dornbach | idw
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-hzi.de

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