Ein neues Graduiertenkolleg an der Technischen Universität Dresden (TUD) wird 2026 seine Arbeit aufnehmen. Mit dem Titel GRK 3120 „Biomolecular Condensates: From Physics to Biological Functions“ wird das Kolleg von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit einem Budget von rund 7 Millionen Euro für fünf Jahre gefördert. Der Schwerpunkt des Kollegs liegt auf biomolekularen Kondensaten, die als membranlose Strukturen in Zellen fungieren und biologische Prozesse organisieren.
Die zentralen Forschungsziele beinhalten die Untersuchung von Phasenübergängen und kollektiven Wechselwirkungen von Biopolymeren. Diese sollen Einblicke in fundamentale Lebensvorgänge und deren medizinische Relevanz, insbesondere für neurodegenerative Erkrankungen, ermöglichen. Ein besonderes Augenmerk wird auf die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen gelegt, um die komplexen Mechanismen der Protein- und Makromolekülkooperation zu verstehen.
Historische Bedeutung und interdisziplinäre Ansätze
Dresden hat eine historische Bedeutung in der Forschung an biomolekularen Kondensaten. Diese Strukturen wurden ursprünglich von Anthony Hyman und Clifford Brangwynne entdeckt. Das neue Graduiertenkolleg wird in enger Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut für Polymerforschung (IPF), dem Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) sowie dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) stehen. Durch die Förderung von Promovierenden wird die interdisziplinäre Forschung zwischen den Bereichen Biologie, Physik und Polymerforschung verstärkt.
Prof. Jens-Uwe Sommer, der Sprecher des Kollegs und Professor für Theorie der Polymere an der TUD, hebt die Bedeutung dieses vorhaben für die wissenschaftliche Gemeinschaft hervor. Die Entwicklung eines robusten Netzwerks in Zellbiologie, Biochemie und Physik soll die Forschung an biologischen Funktionen und deren Störungen wie bei neurodegenerativen Erkrankungen weiter vorantreiben.
Neurodegenerative Erkrankungen und biomolekulare Kondensate
In den letzten Jahren hat sich die Forschung zu biomolekularen Kondensaten als besonders relevant für das Verständnis neurodegenerativer Erkrankungen herausgestellt. Eukaryotische Zellen nutzen diese membranlosen Assemblierungen von Proteinen und Nukleinsäuren, um organelle-spezifische Umgebungen zu schaffen. Das Prozess der Flüssig-Flüssig-Phasentrennung (LLPS) spielt dabei eine zentrale Rolle, besonders in Neuronen, die sich durch spezifische strukturelle Besonderheiten auszeichnen.
Bei der Entwicklung neurodegenerativer Erkrankungen kommt es häufig zur Solidifizierung dieser biomolekularen Strukturen. Diese Phänomene sind beispielsweise bei Amyotropher Lateralsklerose (ALS) und Frontotemporaler Demenz (FTD) zu beobachten, wo Mutationen in RNA-bindenden Proteinen (RBPs) die Phaseübergänge beeinflussen und zur Ausbildung pathologischer Aggregate führen können. Auch bei Huntington-Krankheit und Tauopathien, die mit neurofibrillären Tangles in Verbindung stehen, spielt die Phasentrennung eine entscheidende Rolle.
An den Universitätskliniken, etwa unter der Leitung von Prof. Dr. Jonas Hosp in Freiburg, wird an der Entwicklung und Validierung von Biomarkern für die frühzeitige Diagnostik von Erkrankungen wie Alzheimer geforscht. Diese multimodalen Biomarker umfassen Bildgebungsverfahren, Liquor- und Serumanalysen, die zusammen eine präzise Subtypisierung und Therapiesteuerung ermöglichen sollen, um neue Ansätze der Behandlung zu optimieren.
Die Erforschung der neuroimmunologischen Mechanismen, die bei Alzheimer und anderen Gedächtnisstörungen eine Rolle spielen, wird als ein weiterer wichtiger Aspekt hervorgehoben. Der Aufbau eines „Freiburger Memory-Registers“ zur systematischen Erfassung von Biomarkern stellt eine vielversprechende Initiative dar, die auch die multidisziplinäre Zusammenarbeit mit anderen Kliniken und Instituten ins Spiel bringt.
