6. Februar 2024
Digitale Zwillinge: Wege zu Neuentdeckungen in Zellen
FIAS-Forschende entwickeln federführend eine wegweisende Technologie, die im Rahmen der Exzellenzinitiative SCALE in die nächste Förderrunde startet.
Zum 50-jährigen Jubiläum der renommierten Zeitschrift "Cell" veröffentlicht FIAS-Fellow Roberto Covino mit Koautor:innen einen Beitrag zur Zukunft der Struktur- und Zellbiologie. Sie beschreiben die aktuellen Grenzen der Strukturbiologie sowie neue Technologien, die unser Verständnis der molekularen Funktionen von Zellen revolutionieren werden. Das Autorenteam stellt das Konzept der virtuellen 4D-Realität von Zellen vor, einem zentralen Werkzeug in der Entwicklung der strukturellen Zellbiologie, das auch im Zentrum ihres gerade für die nächste Bewerbungsstufe ausgewählten Exzellenzkonzepts SCALE steht.
Trotz einer aktuellen Flut hochauflösender Daten, die kleinsten Zellbestandteile beschreiben, ist unser Verständnis der Funktionsweise von Zellen nach wie vor unvollständig. Das Team um Roberto Covino schlägt daher den Einsatz von Algorithmen vor, die aus der riesigen Menge an verfügbaren Daten lernen können, neue Wege zur Entschlüsselung der zellulären Mechanismen zu finden.
Digitale Zwillinge sind präzise virtuelle Ebenbilder biologischer Zellen, die alle vorhandenen Informationen enthalten. Diese hochentwickelten Modelle bilden die Zellstrukturen auf molekularer Ebene akribisch nach, berücksichtigen Veränderungen im Laufe der Zeit und ermöglichen die Simulation molekularer Prozesse, die für das zelluläre Leben grundlegend sind. Dieser Ansatz ebnet den Weg für bahnbrechende Vorhersagen, die experimentell verifiziert werden können und neue Einblicke in zelluläre Funktionen bieten.
Die Publikation beleuchtet auch die Strategie der Exzellenzinitiative SCALE - Subcellular Architecture of Life, die gerade von der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die zweite Runde ausgewählt wurde. Roberto Covino steht als einer der Hauptverantwortlichen der SCALE-Initiative führend in der Entwicklung der Technologie des Digitalen Zwillings an der Spitze dieses bahnbrechenden Vorhabens. Die Forschenden bereiten nun den Vollantrag für die Exzellenzförderung im August vor.
Publikation: Martin Beck, Roberto Covino, Inga Hänelt, Michaela Müller-McNicoll, Understanding the cell: Future views of structural biology, CELL perspective, Vol 187,2, s. 545-562, 1. Februar 2024, doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.017
Bild/Quelle: aus Martin Beck et al., CELL, Abb. 4C (https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)01349-1?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867423013491%3Fshowall%3Dtrue)
