Max-Planck-Institut für Medizinische Forschung

Das Max-Planck-Institut für Medizinische Forschung in Heidelberg ist eine Einrichtung der Max-Planck-Gesellschaft für die medizinische Grundlagenforschung. Am Institut arbeiteten seit seiner Gründung fünf Nobelpreisträger: Otto Fritz Meyerhof (Physiologie), Richard Johann Kuhn (Chemie), Walther Bothe (Physik), Rudolf Mößbauer (Physik) und Bert Sakmann (Physiologie).

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Geschichte

Das Institut wurde 1930 durch Ludolf von Krehl als Kaiser-Wilhelm-Institut (KWImF) gegründet, um Methoden der Physik und Chemie in die medizinische Grundlagenforschung einzuführen. Die Abteilungen für Chemie, Physiologie und Biophysik konzentrierten sich auf biophysikalische und chemische Fragestellungen, in der Tradition der Naturstoffchemie des Instituts. Mit einer Abteilung für Molekularbiologie wurde in den 1960er Jahren neuen Entwicklungen in der Biologie Rechnung getragen. Ende der 1980er Jahre und während der 1990er Jahre kamen Untersuchungen zu spezifischen Funktionen von Muskel- und Nervenzellen hinzu. Neue Abteilungen für Zellphysiologie (1989), Molekulare Zellforschung (1992-1999), Molekulare Neurobiologie (1995), Biomedizinische Optik (1999) und Biomolekulare Mechanismen (2002) wurden ebenso wie die Nachwuchsgruppen Ionenkanalstruktur (1997-2003) und für Entwicklungsgenetik (1999-2005) gegründet.

Gegenwart

Gegenwärtig hat das Institut vier Abteilungen. Die Abteilung Zellphysiologie bearbeitet die Entstehung von elektrischen Signalen und der Weiterleitung zwischen und innerhalb von Nervenzellen sowie deren Veränderbarkeit durch Übung und Gebrauch. Die Abteilung Molekulare Neurobiologie hat als Schwerpunkt die Analyse und Veränderung in der Maus von Genen, deren Produkte für die schnelle Signalübermittlung im Gehirn verantwortlich sind und geht der Frage nach, welche Hirnleistungen vererbt oder welche erworben werden. Die Abteilung Biomedizinische Optik bestimmt unter Anwendung und Weiterentwicklung der Multiquantenmikroskopie die Aktivität von Gruppen von Nervenzellen, in Gewebepräparaten und in intakten Tieren. Ziel der Arbeiten der Abteilung Biomolekulare Mechanismen ist es, die molekularen Grundlagen von Modellreaktionen anhand biophysikalischer und strukturbiologischer Untersuchungen aufzuklären. Schwerpunkt der Emeritusgruppe Biophysik ist die Struktur des Myosin-Aktin Komplexes mit atomarer Auflösung.

Künftig sollen unter anderem am Institut Nervenzellen und ihre vielfältigen Verschaltungen in der Großhirnrinde, die für Empfang und Verarbeitung von Meldungen der Sinnesorgane, wie dem Geruchs-, Seh- und Tastsinn, verantwortlich sind, mit Hilfe von molekulargenetischen, physiologischen und bildgebenden Verfahren untersucht werden. Insbesondere interessiert uns, wie Information in den Kontaktpunkten (Synapsen) der Verdrahtungen zwischen Nervenzellen gespeichert und abgerufen wird und wie neue Kontaktpunkte gebildet sowie nicht mehr benötigte entfernt werden. Für diese künftigen Arbeiten sollen neu zu entwickelnde Genschalter zum Einsatz kommen, mit denen die Aktivität von Schlüsselmolekülen für die schnelle Signalübertragung an Kontaktpunkten zwischen Nervenzellen gesteuert werden kann. Die bildgebende Multiquantenmikroskopie soll miniaturisiert und in ihrer Eindringtiefe verbessert werden, so dass Aktivitätsmessungen in der Großhirnrinde von sich frei bewegenden Mäusen durchgeführt werden können.

Abteilungen

Biomedizinische Optik

Unter Prof. Dr. Winfried Denk arbeitet die Abteilung an der Entwicklung neuer Methoden in der biologischen Mikroskopie, insbesondere der Multiphotonen-Mikroskopie und der seriellen Rasterelektronenmikroskopie.

Biomolekulare Mechanismen

Die Abteilung Biomolekulare Mechanismen (Direktorin Prof. Dr. Ilme Schlichting) untersucht Ligandenbindung an Hämproteine, molekularer Mechanismus der Allosterie in Tryptophan-Synthase, Phenolkopplungsmechanismen in der Biosynthese von Vancomycin, Spezifität und Mechanismus von NO-Synthasen sowie den Mechanismus von Zwei-Komponenten-Signalproteinen.

Molekulare Neurobiologie

Die von Peter H. Seeburg geleitete Abteilung Molekulare Neurobiologie erforscht Mechanismen, die der Plastizität zentralnervöser Synapsen unterliegen, sowie die Bedeutung dieser Mechanismen für kognitive Funktionen des Gehirns. Synapsen, die Schaltstellen der Kommunikation zwischen Nervenzellen darstellen, sind nicht statisch in Struktur und Leistungsfähigkeit, sondern ändern diese Eigenschaften in der Entwicklung und im adulten Gehirn, z.B. aufgrund von Lernvorgängen.

So wird angenommen, daß Gedächtnisinhalte als bestimmte Muster synaptischer Effizienzen in neuronalen Netzwerken kodiert werden. Schlüsselfunktionen in Synapsen, die der Erregungsleitung dienen, werden von membranständigen Rezeptoren und Ionenkanälen ausgeführt, die durch L-Glutamat, dem wichtigsten exzitatorischen Neurotransmitter des Gehirns, aktiviert werden. Welche Eigenschaften von Glutamatrezeptoren, aber auch anderer synaptischer Proteine für die synaptische Plastizität und das Lernvermögen in Säugern verantwortlich sind, untersuchen wir an der Maus, als Modellsystem für Säuger.

Dazu verändern wir diese wichtigen synaptischen Funktionsträger durch moderne genetische Verfahren in definierten Bereichen des Gehirns der Maus und untersuchen, in Zusammenarbeit mit anderen Labors, die Folgeerscheinungen der molekularen Veränderungen durch biochemische und biophysikalische Messungen an Nervenzellen und ihren Netzwerken, sowie durch Verhaltenstests im Tier.

Zellphysiologie

Das Ziel der Forschungsarbeit der Abteilung Zellphysiologie (Direktor Prof. Dr. Bert Sakmann) ist die Klärung und Darstellung der Mechanismen zur schnellen Signalübertragung innerhalb einer Nervenzelle, zwischen verschiedenen Nervenzellen sowie der langfristigen Änderungen ihrer synaptischen Verbindungen. Nervenzellen sind hochpolarisierte Zellen, die aus Dendriten, Zellkörper, Axon und Endstücken bestehen. Zur Kommunikation zwischen den einzelnen Bestandteilen der Nervenzelle werden direkt am Zellkern erzeugte elektrische Impulse genutzt. Diese sind in Form eines zeitlich befristeten Anstiegs des intrazellulären Kalziumspiegels kodiert. Diesen Code zu entziffern, ist eines der Ziele der Abteilung. Nervenzellen kommunizieren untereinander über Synapsen. Die Klärung der Transmitterausschüttung sowie seiner postsynaptischen Wirkung bei ZNS – Synapsen ist das zweite Hauptforschungsgebiet der Abteilung.

Synapsen sind keine statischen Strukturen; sie machen hinsichtlich ihrer Wirkungsweise Veränderungen durch, denen funktionelle und strukturelle Änderungen während ihrer Entwicklung oder nach bestimmten Erfahrungen zugunde liegen. Die Identifikation der an diesen Veränderungen beteiligten Schlüsselmoleküle, die Determination ihrer funktionell wichtigen Aufgaben durch gentechnische Verfahren, die Reimplantation veränderter Gene in Tiere sowie die Bestimmung dadurch verursachter Veränderungen sowohl der Form als auch der Funktion des Gehirns ist das dritte Hauptforschungsgebiet - in Zusammenarbeit mit der Abteilung Molekulare Neurobiologie.

Dabei werden drei Arten von Kontakten untersucht – neokortikale Synapsen, große Hirnstammsynapsen und neuromuskuläre Synapsen; hierbei werden elektrische und optische Aufnahmeverfahren in Verbindung mit genetischer Manipulation von synaptischen Schlüsselmolekülen genutzt.

Forschungs- und Arbeitsgruppen

• Gruppe Thomas Euler - Signalverarbeitung in der Retina
• Gruppe Rainer Friedrich
• Gruppe Yvonne Groemping - Adaptor-Proteine
• Gruppe Wolfgang Kabsch
• Gruppe Thomas Kuner - Synaptic Transmission
• Gruppe Georg Köhr
• Gruppe Anton Meinhart - mRNA Processing
• Gruppe Jochen Reinstein - Molecular Chaperones
• Gruppe Hartwig Spors - Interdisziplinäre WIN-Forschungsgruppe Olfaktorische Dynamik
• Gruppe Rolf Sprengel

Emeritus-Gruppen

Emeritus Gruppe Biophysik

Schwerpunkt der Emeritusgruppe Biophysik unter der Leitung von Prof. Dr. Kenneth C. Holmes ist die Struktur des Myosin-Aktin Komplexes mit atomarer Auflösung.

Research Schools (IMPRS)

IMPRS for Quantum Dynamics in Physics, Chemistry and Biology

Die IMPRS for Quantum Dynamics in Physics, Chemistry and Biology ist eine gemeinsame Initiative des Max-Planck-Instituts für Kernphysik, der Ruprecht-Karls-Universität, des Deutschen Krebsforschungszentrums, des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung (alle in Heidelberg), sowie der Gesellschaft für Schwerionenforschung in Darmstadt.

Weitere Einrichtungen

Lichtmikroskopie

Die Zentrale Einrichtung Lichtmikroskopie des Max-Planck-Instituts für Medizinische Forschung soll Wissenschaflern des Institutes und von außerhalb die Nutzung von komplexen, aktuellen Methoden der Lichtmikroskopie und der lichtmikroskopischen Datenanalyse bieten, Unterstützung und Training für Probenvorbereitung, Datenaufnahme und Datenanalyse bieten sowie die Kommunikation und den Austausch von experimentellen Erfahrungen fördern.

Bibliothek

Die Bibliothek des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung ist eine wissenschaftliche Präsenz- und Spezialbibliothek. Sie dient der Lehre und Forschung im Bereich der Life Sciences, Chemie, Biologie und Physik. Für externe Benutzer ist die Bibliothek Montag bis Freitag

• von 09.00 Uhr bis 12.00 Uhr und
• von 14.00 Uhr bis 16.00 Uhr,

für Institutsangehörige 24 Stunden täglich geöffnet.

Koordinaten: 49° 24′ 45″ n. Br., 8° 40′ 33″ ö. L.