Mit Terahertz-Strahlung das Innere der Zelle ergründen

Ellen Adams leitet seit Dezember 2021 die neue DRESDEN-concept Forschungs­gruppe für Physi­ka­lische Chemie bio­mole­kularer Kondensate. Ihre Tenure-Track-Stelle mit Aussicht auf eine Professur wird gemeinsam vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und vom Exzellenz­cluster Physics of Life an der TU Dresden getragen. Ziel ist es, mittels neuester Terahertz-Techno­logien bio­physi­kalische Prozesse von Grenz­flächen – membran­losen Konden­saten – im Zellinnern zu entschlüsseln, die beispiels­weise eine Rolle bei neuro­degene­rativen Erkrankungen spielen.

Adams promovierte 2016 in Physi­ka­lischer Chemie an der Ohio State University, USA. Anschließend forschte sie als Postdoc an der KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Schweden, und an der Ruhr-Universität Bochum, wo sie erstmals die Hydratations­eigen­schaften von biomole­kularen Konden­saten mit Hilfe von Terahertz-Spektro­skopie unter­suchte. „Die Ergebnisse meiner Forschung haben nicht nur Aus­wirkungen auf die Biologie, sondern auch auf viele andere Bereiche, in denen Wasser eine wichtige Rolle spielt, darunter viele Bereiche der physi­ka­lischen Chemie, Biochemie und Atmosphären­chemie. Um meine Forschungs­ziele zu erreichen, ist eine inter­diszi­plinäre Zusammen­arbeit zwischen vielen Forschungs­bereichen unerlässlich. Das Exzellenz­cluster PoL und das HZDR bieten mir eine groß­artige Möglich­keit, meine Forschung fort­zu­setzen“, erklärt die Wissen­schaftlerin.

Konkret wird sich Adams mit grund­legenden physika­lischen Phänomenen biologischer Grenz­flächen befassen. Seit der Erfindung des Mikroskops ist bekannt, dass bestimmte Bereiche in Zellen durch Grenz­flächen in Organellen eingeteilt sind und dadurch Bereiche mit verschiedenen Funktionen in Zellen entstehen. Die seit Langem bekannten Organellen, wie beispiels­weise der Zellkern, werden dabei durch eine biologische Membran abgetrennt. Umso verblüffender war die in Dresden erfolgte Entdeckung von membran­losen, aber dennoch abgegrenzten Organellen. Letztere entstehen durch eine Flüssig-Flüssig-Phasen­trennung im Zellinnern, ähnlich wie Öltropfen, die sich ohne eine Membran von der umgebenden Flüssigkeit abgrenzen.

Fehler in der Entstehung und Auflösung solcher Entmischungen stehen mit verschiedenen Krank­heiten in Zusammen­hang und somit ist deren Regulation ein wichtiger Forschungs­gegenstand. Genau daran wird die neue Gruppe arbeiten. Ziel ist es, die physi­ka­lischen Eigen­schaften der Grenz­schichten und die Rolle des Wassers als Struktur­bestandteil dieser biologisch reaktiven Tropfen zu verstehen und gezielt zu beeinflussen. Am HZDR findet die Forscherin die für ihre Vorhaben erforder­lichen hoch­karätigen experi­men­tellen Voraus­setzungen. Hier ist es schon heute möglich, Terahertz-Strahlung für die Erforschung von Biomolekülen zu nutzen.

HZDR / RK

Weitere Infos

• DRESDEN-concept Research Groups, Technische Universität Dresden
• Cluster of Excellence „Physics of Life“, Technischen Universität Dresden
• Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf