Das Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) war eine außeruniversitäre Forschungseinrichtung unter der Trägerschaft der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) mit Sitz in Göttingen. Am 1. Januar 2022 fusionierte das Institut mit dem Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin in Göttingen zum Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften.Pressemitteilung Neues Max-Planck-Institut in Göttingen verbindet Natur- und Medizinwissenschaften des Max-Planck-Instituts für Multidisziplinäre Naturwissenschaften, Januar 2022, abgerufen am 3. Januar 2022
Als einziges Max-Planck-Institut vereinigte es die drei klassischen Disziplinen der Naturwissenschaften – Biologie, Physik und Chemie. Bei seiner Gründung 1971 war es zunächst physikalisch-chemisch ausgerichtet, es wurde in den Folgejahren um neurobiologisch, biochemisch und molekularbiologisch orientierte Forschungsgebiete ergänzt.
Geschichte Das Institut entstand 1971 auf Initiative des Nobelpreisträgers Manfred Eigen, zu jener Zeit leitender Direktor des Max-Planck-Instituts für physikalische Chemie. Durch Zusammenlegung mit dem Göttinger Max-Planck-Institut für Spektroskopie entstand eines der größten Institute der Max-Planck-Gesellschaft. Karl-Friedrich Bonhoeffer zu Ehren wurde das Institut mit Zweitnamen nach ihm benannt. Der Gebäudekomplex wurde von dem Architekten Walter Henn entworfen.
Obwohl das Institut wie alle Max-Planck-Institute ausschließlich Grundlagenforschung betrieb, war es Ausgangspunkt erfolgreicher Unternehmensgründungen wie Lambda Physik, DeveloGen, Evotec und Abberior. Über Patente waren die Mitarbeiter, das Institut und die Max-Planck-Gesellschaft auch an der wirtschaftlichen Nutzung ihrer Ergebnisse beteiligt.
Die Geschichte des Instituts ist mit zahlreichen Preisen für herausragende wissenschaftliche Leistungen verbunden. Bereits 1967 erhielt Manfred Eigen (damals noch Direktor am Max-Planck-Institut für physikalische Chemie) den Nobelpreis für Chemie für seine Untersuchungen extrem schneller chemischer Reaktionen. Im Jahr 1991 wurde Erwin Neher und Bert Sakmann der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für die Erforschung von Ionenkanälen in Membranen von Nervenzellen verliehen. Im Jahre 2014 erhielt Stefan Hell den Chemienobelpreis für die Entwicklung höchstauflösender Fluoreszenzmikroskopie.nobelprize.org. Neben dem Nobelpreis wurden zahlreiche weitere Preise an Wissenschaftler des Instituts vergeben.
Das frühere Max-Planck-Institut für experimentelle Endokrinologie (zu dessen Direktoren der 2003 verstorbene Mediziner und Biochemiker Peter W. JungblutWalter Habel (Hrsg.): Wer ist wer? Das deutsche Who’s who. 24. Ausgabe. Schmidt-Römhild, Lübeck 1985, ISBN 3-7950-2005-0, S. 592. gehörte) ging 2006 im MPI für biophysikalische Chemie auf.
2021 gab das Institut die geplante Fusion mit dem ebenfalls in Göttingen ansässigen Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin bekannt.
Profil Es werden grundlegenden Mechanismen, die Lebensprozesse regeln und steuern, erforscht: wie die genetische Information in Proteine übersetzt wird und wie Nervenzellen miteinander kommunizieren, wie die Energieübertragung auf Molekül-Ebene funktioniert, wie die zelluläre Logistik gesteuert wird oder wie Proteinaggregate Zellen schädigen. Zur Erforschung des zellulären Kosmos gesellt sich die Forschung auf Organismusebene, etwa, wie Eizellen reifen oder warum manche Tiere verlorenes Gewebe regenerieren können und andere nicht.Forschung. Zusammenfassung der Forschung des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie. Abgerufen am 23. Juli 2019.
Um immer weiter in den Nanokosmos lebender Zellen vorzudringen, setzt das Institut ultrahochauflösende Mikroskopie, Nanotechnologie, Kernspintomografie, Kernspinresonanz-Spektroskopie, Massenspektrometrie, optische Spektrometrie und atomistische Computersimulationen ein. Gleichzeitig versteht es sich als Keimzelle der Entwicklung neuartiger und verbesserter Mess- und Analysemethoden.mpibpc.mpg.de. Profil des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie. Abgerufen am 16. Juli 2012.
Mitte 2019 waren 700 Mitarbeiter am Institut tätig. Website des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie. Abgerufen am 23. Juli 2019. Geschäftsführende Direktorin ist Marina Rodnina.
Abteilungen und Forschungsgruppen
Abteilungen Das Institut hat zurzeit (Stand Juli 2019) 12 Abteilungen:
Patrick Cramer – Molekularbiologie Gregor Eichele – Gene und Verhalten Dirk Görlich – Zelluläre Logistik Christian Griesinger – NMR-basierte Strukturbiologie Helmut Grubmüller – Theoretische und computergestützte Biophysik Stefan W. Hell – NanoBiophotonik Jochen Rink – Gewebedynamik und Regeneration Marina Rodnina – Physikalische Biochemie Claus Ropers – Ultraschnelle Dynamik Melina Schuh – Meiose Holger Stark – Strukturelle Dynamik Alec M. Wodtke – Dynamik an Oberflächen
In der im Januar 2014 neu eingerichteten Abteilung Molekularbiologie forscht der Chemiker Patrick Cramer daran, wie die im Erbgut gespeicherten Informationen ausgelesen und genutzt werden. Diesen elementaren Prozess des Lebens will die Abteilung in der Zelle analysieren und Schritt für Schritt bis ins atomare Detail sichtbar machen. Es geht darum, die Transkription und die Genregulation sowohl auf molekularer Ebene als auch auf zellulärer Ebene zu verstehen. Zum einen klären die Wissenschaftler die dreidimensionale Struktur der RNA-Polymerasen in verschiedenen funktionalen Zuständen auf. Dazu werden verschiedene strukturbiologische Methoden wie etwa die Röntgenkristallografie und die Elektronenmikroskopie integriert. Zum anderen wird die zelluläre Regulation der Genexpression systemisch mit Methoden der funktionalen Genomik und der Bioinformatik untersucht.
Unter der Leitung von Gregor Eichele wird in der Abteilung Gene und Verhalten am Modell der Maus der Zusammenhang zwischen dem An- und Abschalten von Genen (der Genexpression), der Entwicklung und dem Verhalten untersucht. Dazu haben die beteiligten Wissenschaftler die Analyse auftretender Muster beim An- und Abschalten von Genen erstmals automatisiert, sowohl bei den Experimenten selbst als auch bei ihrer späteren Auswertung. Diese Methode wurde unter anderem beim Erstellen eines digitalen Atlas von Genexpressionsmustern im Gehirn der Maus eingesetzt, welcher wertvolle Informationen über genetische Regulationsnetze in Organismen liefert. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt der Abteilung ist die Steuerung der „inneren Uhr“, die bei Tieren und Menschen unter anderem den Schlaf-Wach-Rhythmus bestimmt. Die Forscher wollen aufklären, wie diese Uhren biochemisch funktionieren und wie sie durch das komplexe Wechselspiel von Genen und Licht reguliert werden.
Das zentrale Forschungsthema der Abteilung Zelluläre Logistik von Dirk Görlich ist der Stofftransport zwischen dem Zytoplasma und dem Kern der Zelle. Der gesamte Stoffaustausch erfolgt dabei über in die Kernhülle eingelassene Kernporen, die als hochselektive Tore fungieren und Teil einer komplexen Transportmaschinerie sind. Zentrale Fragestellungen der Abteilung sind, wie Stoffe mit und ohne Passiererlaubnis für die Kernpore so zielsicher voneinander unterschieden werden, wie der eigentliche Transport durch die Kernpore bewerkstelligt wird und wie Kernporen aus ihren Vorstufen zusammengesetzt und in die Kernhülle eingebaut werden. Ein weiterer Fokus der Abteilung liegt auf der Weiterentwicklung von Nanobodies für die Anwendung in der biologischen Forschung.
Die Abteilung NMR-basierte Strukturbiologie unter der Leitung von Christian Griesinger entwickelt neue Methoden der Kernspinresonanz (NMR)-Spektroskopie und wendet diese auf die Untersuchung von Proteinen, Nukleinsäuren und ihren Komplexen an. Ein wichtiges Projekt der Abteilung sind Untersuchungen zur Faltung bestimmter Proteine, die bei Erkrankungen des Nervensystems wie Alzheimer oder Parkinson auftreten. Darüber hinaus werden Proteine auch direkt in Aktion beobachtet und ihre strukturelle Dynamik untersucht. Neben der Strukturaufklärung löslicher Proteine werden mit der Festkörper-NMR-Spektroskopie auch Methoden erforscht und entwickelt, um unlösliche Proteine zu untersuchen. So wird die Festkörper-NMR-Spektroskopie in der Abteilung direkt angewandt, um die Bindung bestimmter Moleküle an Ionenkanäle und membrangebundene Rezeptoren zu untersuchen – Vorgänge, die im Stoffwechsel der Zelle, aber auch bei der Wirkung von Toxinen eine zentrale Rolle spielen.
Das Hauptinteresse der Abteilung Theoretische und computergestützte Biophysik von Helmut Grubmüller ist es, Funktionsmechanismen von Proteinen mit Hilfe von Computersimulationen auf die Spur zu kommen. Um ihre jeweilige Aufgabe erfüllen zu können, brauchen diese „Nanomaschinen der Zelle“ eine genau definierte räumliche Struktur. Selbst die Bewegung einzelner Atome ist präzise aufeinander abgestimmt. Mit Hilfe aufwändiger Computerberechnungen simulieren die Wissenschaftler Atom für Atom die genaue Bewegung von Proteinen und erhalten darüber entscheidende Hinweise auf deren Funktionsweise.
In der Abteilung NanoBiophotonik unter Leitung von Stefan W. Hell werden neue ultrahochauflösende Lasermikroskopieverfahren erforscht und entwickelt. Die STED-Mikroskopie macht Details im Nanometerbereich weit unterhalb des Auflösungsbereichs konventioneller Mikroskope sichtbar. Während ein Lichtmikroskop nur Details auflösen kann, die mindestens 200 Nanometer voneinander entfernt sind, ist bei neuen, in der Abteilung entwickelten Verfahren die Schärfe nicht mehr durch die Lichtwellenlänge begrenzt. Diese Methoden können in der biologischen Grundlagenforschung eingesetzt werden, um kleinste Strukturen im Inneren einer lebenden Zelle, wie Organellen oder sogar Proteine, sichtbar zu machen. Die von Hell und seinen Mitarbeitern entwickelte MINFLUX-Mikroskopie erreicht sogar eine Trennschärfe von wenigen Nanometern, sodass mit ihr eng benachbarte Moleküle optisch voneinander getrennt werden können.
mini|Molekulares Modell eines mit Botenstoffen gefüllten Transportbehälters (Vesikel). Entwickelt wurde das Modell in Kooperation von Wissenschaftlern der Abteilungen Jahn und Grubmüller, sowie der Forschungsgruppen de Groot, Klingauf und Urlaub.
Jochen Rink forscht mit seinen Mitarbeitern in der Abteilung Gewebedynamik und Regeneration an Plattwürmern. Viele Plattwurm-Arten besitzen die Fähigkeit, einzelne Körperteile nach Verlust zu regenerieren. Manche können sogar aus winzigen Gewebestücken vollständige neue Organismen ausbilden. Die Wissenschaftler untersuchen, wie Plattwürmern dies gelingt. Insbesondere möchten sie herausfinden, welche Signale im Körper des Wurms die Vermehrung, Differenzierung und Bewegung der Zellen steuern, sodass die Form und Funktion verlorener Körperteile vollständig regeneriert werden können. Außerdem interessiert die Forscher, warum manche Plattwurm-Arten eine hohe Regenerationsfähigkeit besitzen, andere jedoch nicht, und warum die Fähigkeit zur Regeneration im Tierreich insgesamt eher eine Ausnahme als die Regel darstellt. Weiter beschäftigt Rinks Team, wodurch die Lebensdauer einzelner Zellen und die eines gesamten Organismus begrenzt wird. Die Abteilung arbeitet hoch interdisziplinär und setzt vielfältige Methoden ein, die von funktionalen Genomanalysen über Zellbiologie und Biophysik bis hin zur Taxonomie reichen. Abgerufen am 26. Juli 2019.