Vom Ein- zum Vielzeller: Der Ursprung des Lebens im Fokus

Welche Rolle spielen sogenannte Tetraspanine, spezielle Proteine in der Membran von biologischen Zellen, bei der Evolution von komplexen mehrzelligen Organismen? Das untersucht ein internationales Forschungsteam um den Biophysiker Ralf Jungmann. Die VolkswagenStiftung fördert das Projekt mit 1,5 Mio. Euro.

Foto einer Grünalge
Gilt als nahe der Schwelle von der Ein- zur Mehrzelligkeit: die Grünalge Volvox aureus (Foto: micro_photo-fotolia.com)

Die Evolution komplexer mehrzelliger Organismen vor 600 Millionen Jahren erforderte ausgeklügelte Zell-Zell-Kommunikationssysteme, um Wachstum, Differenzierung und die Organisation von Gewebe zu koordinieren. Es wird angenommen, dass dieser Evolutionssprung eine grundlegende Änderung der Proteinorganisation an der wichtigsten Schnittstelle für die interzelluläre Kommunikation erforderte: der Zelloberfläche.

Welche Rolle sogenannte Tetraspanine, spezielle membranorganisierende Proteine, bei der Evolution der Vielzelligkeit spielen, untersuchen jetzt drei Forscherteams um Ralf Jungmann, Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut (MPI) für Biochemie und Professor für Experimentalphysik an der LMU München, Maartje Bastings, Direktorin des Programmable Biomaterials Laboratory (PBL) an der EPFL School of Engineering (STI), und Ian Parish von der University of Melbourne und dem Peter MacCallum Cancer Center in Melbourne.

Die Forscherinnen und Forscher werden modernste bildgebende Verfahren in Kombination mit Algorithmen des maschinellen Lernens einsetzen, um das komplexe Muster der Zelloberflächenproteine zu analysieren. Dann will das Team mit Proteinen funktionalisierte DNA-Origami-Strukturen einsetzen, um spezifische Motive zu blockieren und so ihre funktionelle Bedeutung in der interzellulären Kommunikation zu untersuchen.

"Wir sind für die Unterstützung durch die VolkswagenStiftung sehr dankbar", sagt Jungmann. "Sie wird es uns ermöglichen, bisher nicht bekannte Einblicke in die komplexe räumliche Organisation von Molekülen an der Zelloberfläche und die Bedeutung für das vielzellige Leben zu gewinnen. Wir freuen uns darauf, unsere Expertise in Materialwissenschaften, Bildgebung und Zellbiologie zu bündeln, um zum Verständnis der Grundlagen des Lebens beizutragen und schließlich zu ermöglichen, es zu konstruieren".

Hintergrund: Förderung des Forschungsprojekts durch die VolkswagenStiftung

Die VolkswagenStiftung unterstützt das Projekt "How the rewiring of surface protein organisation facilitated multicellular life" in der inzwischen beendeten Initiative "Leben? – Ein neuer Blick der Naturwissenschaften auf die grundlegenden Prinzipien des Lebens" mit 1,5 Millionen Euro.