Themenoffene Ausschreibung im 4. Teilprogramm

4. Teilprogramm (2008-2013)

 

Ursprünglich steht der Begriff Kollektiv für ein soziales Gebilde von Lebewesen. Der Begriff wird jedoch auch in naturwissenschaftlichen Bereichen genutzt, um Eigenschaften nicht auf Lebewesen beschränkter Materie zu beschreiben, z.B. von lebenden Zellen oder Quantenmaterialien. Ein häufig auftretender Begriff ist der der Schwarmintelligenz, der in unterschiedlichsten Disziplinen genutzt wird. Eine Fachgrenzen überschreitende Frage ist hierbei die Entstehung von Entscheidungsprozessen in Kollektiven. Ein Thema, welches sich bisher jeweils abgrenzend in den Naturwissenschaften, Medizin, Sozial- und Geisteswissenschaften wiederfindet und die Entwicklung aktueller Forschungsansätze initiiert. Eine genauere Analyse lässt jedoch die Hypothese zu, dass sich über alle Bereiche hinweg allgemein gültige Verhaltensregeln aufzeigen lassen, die zu Entscheidungen des jeweiligen Kollektivs führen.

Im Rahmen des 7. Teilprogramms beschäftigen sich die interdisziplinär aufgebauten Forschungsgruppen mit unterschiedlichen Aspekten dieses Themenfeldes.

Gefördert durch

 

Prinzipien der Entwicklung und Formgebung in der Biologie

Das Verständnis der Prinzipien der Formbildung (Morphogenese) ist eine der zentralen ungelösten Fragestellungen der Biologie. Ziel dieses Projektes war es, das fundamentale Paradigma zu untersuchen, wie strukturierte Formen aus homogenen Formen entstehen. Räumliche biologische Formen können mechanistisch auf Muster von Krümmungen unterschiedlicher Zellschichten zurückgeführt werden. Die Morphogenese ist aber nur durch das quantitative Verständnis der zugrunde liegenden Netzwerkkontrolle von Morphogensignalen, zellulärer Polarität und biochemischen und mechanischen Zellinteraktionen zu fassen. ln diesem Projekt sollte die Rolle der zellulären Polarität als Schnittpunkt all dieser Parameter während des entscheidenden Moments des Symmetriebruchs aus homogenen Epithelien untersucht werden. Es wurden zwei Modellorganismen der Entwicklungsbiologie eingesetzt: der Süßwasser Polyp Hydra und der Krallenfrosch Xenopus. Hierbei sollte Hydra, der evolutionär basalste multizelluläre genetische Modellorganismus, mit dem Vertebraten Xenopus verglichen werden, um so die konservierten molekularen Mechanismen der Formbildung zu identifizieren. Durch die Einbeziehung neuer mathematischer Modellierungsansätze sollten die Mechanismen, welche den Prozessen der Formbildung zugrunde liegen, erfasst und analysiert werden.

 

Im Projekt entstandene Publikationen:
  • Kumar S., Zǐgman M., Patel T.R., Trageser B., Gross J.C., Rahm K., Boutros M., Gradl D., Steinbeisser H., Stetefeld J., Özbek S. (2014). Molecular Dissection of Wnt3a-Frizzled8 Interaction Reveals Essential and Modulatory Determinants of Wnt Signaling Activity. In revision with BMC Biology.
  • Zǐgman M., Laumann-Lipp N., Titus T., Postlethwait J., Moens C.B. (2014). Hoxb1b controls microtubule dynamics, cell shape and oriented cell divisions in neural tube morphogenesis. Development 141 (3): 639–649.
  • Körner A., Abuillan W., Deichmann C., Rossetti F.F., Köhler A., Konovalov O.V., Wedlich D., Tanaka M. (2013). Quantitative determination of lateral concentration and depth profile of histidine-­‐tagged recombinant proteins probed by grazing incidence X-­‐ray fluorescence. J. Phys. Chem. B. 117(17): 5002–5008.
  • Körner A., Deichmann C., Rossetti F.F., Köhler A., Konovalov O.V., Wedlich D., Tanaka M. (2013). Cell Differentiation of Pluripotent Tissue Sheets Immobilized on Supported Membranes Displaying Cadherin–11. PLoS One 8(2): e54749.
  • Mercker M., Hartmann D., Marciniak-Czochra A. (2013). A mechanochemical model for embryonic pattern formation: Coupling tissue mechanics and morphogen expression. PLoS ONE 8(12): e82617.
  • Mercker M., Marciniak-Czochra A., Richter T., Hartmann D. (2013): Modeling and computing of deformation dynamics of inhomogeneous biological surfaces. SIAM J. Appl. Math. 73(5): 1768–1792.
  • Scholpp S., Poggi, L., Zǐgman M. (2013): Brain on the stage – Spotlight on nervous system development in zebrafish. Neural Development 19(8): 23.

 

Kollegiatinnen:
  • Dr. Anna Marciniak-Czochra
  • Dr. Fernanda Rossetti
  • Dr. Mihaela Zigman

 

Assoziierte Projektpartnerin

Dr. Almut Köhler

 

Protein kinase D-regulated extracellular matrix degredation monitored by an optical biosensor

Unter der Migration und Invasion von Zellen versteht man die aktive Fortbewegung einzelner Zellen oder Zellverbände in einem Organismus. Zellmigration ist daher essenziell für physiologische Prozesse wie Wundheilung oder Reaktion des Immunsystems auf fremde Substanzen. Eine Dysregulation dieses Prozesses ist an der Entstehung vieler Krankheiten wie z. B. Tumorzellinvasion und Metastasierung beteiligt. Die Invasion von Tumorzellen aus oder in Gewebe benötigt den kontrollierten lokalen Abbau der extrazellulären Matrix. Das Ziel dieses Projekts war die Entwicklung eines optischen Biosensors für die schnelle und einfache Quantifizierung und Echtzeit-Verfolgung des Abbaus der extrazellulären Matrix durch Tumorzellen.

In diesem Zusammenhang wurde insbesondere die Funktion der Proteinkinase D (PKD) detailliert analysiert. Der optische Biosensor besteht aus einem periodischen Lochmuster in einem Goldfilm, der eine außergewöhnlich hohe Transmission von Licht bei bestimmten Wellenlängen zeigt. Diese außergewöhnliche Transmission wird durch sogenannte Oberflächenplasmonen unterstützt, die empfindlich auf Veränderungen der Brechungsindices an der Gold/Medium-Grenzfläche reagieren und dadurch charakteristische Veränderungen im Transmissionsspektrum hervorrufen. Für die Herstellung dieser plasmonischen Sensoren wurde eine neue Methode etabliert, in der Hydrogelkugeln zu geordneten zweidimensionalen Mustern auf Oberflächen abgelagert wurden. Diese zweidimensionalen Muster wurden als Maske für die anschließende chemische Abscheidung eines Goldfilmes genutzt. Die Sensoren konnten erfolgreich für die Detektion von Brechungsindexänderungen an der Goldoberfläche genutzt werden. Erste Experimente erlaubten es, den Abbau der extrazellulären Matrix durch Veränderungen im Transmissionsspektrum messen.

 

Im Projekt entstandene Publikationen:
  • Olayioye M.A., Barisic S., Hausser A. (2013). Multi-level control of actin dynamics by protein kinase D. Cell Signal 25(9): 1739–1747. doi: 10.1016/j.cellsig.2013.04.010.
  • Quint S. B., Pacholski C. (2013). Highly ordered arrays of colloidal 2D crystals and methods for producing the same, WO2012119609 (A8).
  • Barisic S., Nagel A.C., Franz-Wachtel M., Macek B., Preiss A.,Link G., Maier D., Hausser A (2011). Phosphorylation of serine 402 impedes slingshot 1 (SSH1) phosphatase activity. EMBO Rep. 12(6): 527–533.
  • Quint S. B., Pacholski C. (2011). Extraordinary long range order in self-healing non-close packed 2D arrays, Soft Matter 7(8): 3735–3738.
  • Peterburs P., Heering J., Link G., Pfizenmaier K., Olayioye M.A., Hausser A. (2009). Protein Kinase D Regulates Cell Migration by Direct Phosphorylation of the Cofilin Phosphatase Slingshot 1 Like. Cancer Research 69: 5634-5638.
  • Quint S. B., Pacholski C. (2009). Highly ordered arrays of nanoholes in metallic films and methods for producing the same, WO2010099805 (A1).
  • Quint S.B., Pacholski C. (2009). A chemical route to sub-wavelength hole arrays in metallic films, J. Mater. Chem T19: 5906–5908.
  • Hausser A., Pacholski C. (2008). Detektion extrazellulärer Matrixdegradation durch einen Biosensor. Biospektrum Special Zellbiologie 5/08.

 

Kollegiatinnen:
  • Dr. Angelika Hausser
  • Dr. Claudia Pacholski

 

Raumordnung, Norm und Recht in historischen Kulturen Europas und Asiens

Raum ist eine basale Dimension der Lebenswelt und damit zugleich eine Grundbedingung menschlicher Kultur; Räumlichkeit und Raumkonzeptionen liegen individuellen Lebensvollzügen, Sozialbeziehungen und politischen Ordnungen zugrunde. „Raum“ gründet zwar in natürlichen bzw. physikalischen Gegebenheiten, doch hat man sich in der kulturtheoretischen Diskussion davon verabschiedet, Raum als gegebene, unveränderliche und absolute Entität zu begreifen. Im Gegenteil wird Raum als soziologische Kategorie konzeptionalisiert, insofern er durch soziales Handeln beständig neu produziert wird und so Machtbeziehungen, soziale Verhältnisse oder Klassenstrukturen abbildet, aber auch bildet. Das Projekt untersuchte die soziokulturelle Bedeutung von Raumordnungen an exemplarisch auszuwählenden gesellschaftlichen Institutionen, Praktiken, Verhaltensweisen und Sinnzuschreibungen in antiken europäischen, altorientalischen und vorkolonialen indischen Kulturen unter der vergleichenden Fragestellung, wie der menschliche Lebensraum durch physische oder performative Grenzziehungen einer Struktur unterworfen wird, die soziale, politische und kulturelle Ordnungskonzepte abbildet, sie in einem wechselseitigen Prozess aber auch selbst generiert.

Im Projekt entstandene Publikationen:

  • S. Schmidt-Hofner, C. Ambos, P. Eich (Hrsg.), Raumordnung, Norm und Recht in historischen Kulturen Europas und Asiens. Tagung Heidelberg (2011). Heidelberg 2016.
  • Peter Eich, The Common Denominator. Late Roman Imperial Bureaucracy from a Comparative Viewpoint. Erscheint 2014 in W. Scheidel (Hrsg.), State Power and Social Control in Ancient China and Rome. Akten der gleichnamigen Tagung in Stanford (2008). Oxford University Press.
  • Sebastian Schmidt-Hofner, Politik räumlich denken. Herodots drei Parteien in Attika und das politische Imaginaire der Griechen, in: Historische Zeitschrift, 299. 2014, 623–661.
  • Claus Ambos, Temporary Ritual Structures and Their Cosmological Symbolism in Ancient Mesopotamia, in: D. Ragavan (Hrsg.), Heaven on Earth: Temples, Ritual, and Cosmic Symbolism in the Ancient World. Oriental Institute Seminars 9. Chicago 2013, 245–258.
  • Claus Ambos, Rituale beim Abriss und Wiederaufbau eines Tempels, in: K. Kaniuthet al. (Hrsg.), Tempel im Alten Orient: 7, internationales Colloquium der Deutschen Orient-Gesellschaft 11.–13. Oktober 2009. München. Wiesbaden 2013, 19–31.
  • Claus Ambos, Mesopotamische Baurituale aus dem 1. Jahrtausend v. Chr. – Nachträge und Verbesserungen, in: Claus Ambos/Lorenzo Verderame (Hrsg.), Approaching Rituals in Ancient Cultures: Questioni di rito: Rituali come fonte di conoscenza delle religioni e delle concezioni del mondo nelle culture antiche. Proceedings of the Conference, November 28–30, 2011, Roma. Supplemento No. 2 alla Rivista degli Studi Orientali Nuova Serie LXXXVI. Pisa/Roma 2013, 17–38.
  • Claus Ambos, Rites of Passage in Ancient Mesopotamia: Changing Status by Moving through Space: Bı¯t rimki and the Ritual of the Substitute King, in: Claus Ambos/Lorenzo Verderame (Hrsg.), Approaching Rituals in Ancient Cultures: Questioni di rito: Rituali come fonte di conoscenza delle religioni e delle concezioni del mondo nelle culture antiche. Proceedings of the Conference, November 28–30, 2011, Roma. Supplemento No. 2 alla Rivista degli Studi Orientali Nuova Serie LXXXVI. Pisa/Roma 2013, 39–54.
  • Claus Ambos, Der König im Gefängnis und das Neujahrsfest im Herbst: Mechanismen der Legitimation des babylonischen Herrschers im 1. Jahrtausend v. Chr. Und ihre Geschichte. Dresden 2013.
  • Peter Eich, Strukturen von Politik und Verwaltung im severischen Rom, in: N. Sojc u.a. (Hrsg.), Stadt und Palast im severischen Rom. Stuttgart 2013, 85–104.
  • Peter Eich, Schlaglicht, Schema, Serie. Versuche einer Annäherung an den religiösen Alltag im spätrömischen Köln, in: P. Eich/E. Faber (Hrsg.), Religiöser Alltag in der Spätantike. Stuttgart 2013, 201–223.
  • Claus Ambos, Rituelle Wege an babylonischen Königssitzen, in: F. Arnold u.a. (Hrsg.), Orte der Herrschaft: Charakteristika von antiken Machtzentren. Menschen – Kulturen – Traditionen: Studien aus den Forschungsclustern des Deutschen Archäologischen Instituts, Band 3. Rahden/Westf. 2012, 139–147.
  • Peter Eich, Centre and Periphery. Administrative Communication in Roman Imperial Times, in: St. Benoist (Hrsg.), Rome, a City and it's Empire in Perspective. The Impact of the Roman World through Fergus Millar’s Research. Leiden u.a. 2012, 85–108.
  • Sebastian Schmidt-Hofner, Trajan und die symbolische Kommunikation bei kaiserlichen Rombesuchen in der Spätantike, in: R. Behrwald/Chr.Witschel (Hrsg.), Historische Erinnerung im städtischen Raum: Rom in der Spätantike. Stuttgart 2012, 33–59.
  • Peter Eich, Sebastian Schmidt‐Hofner, Christian Wieland (Hg.), Der wiederkehrende Leviathan: Staatlichkeit und Staatswerdung in Spätantike und Früher Neuzeit. Heidelberg 2011. Verlag Winter.

 

Im Projekt organisierte Tagungen, Workshops, Seminare:

 

Kollegiaten:
  • Ass.Prof. Dr. Sebastian Schmidt-Hofner
  • PD Dr. Claus Ambos

 

Assoziierter Projektpartner

Prof. Dr. Peter Eich