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PUBLIC RELEASE DATE: 6. Juli 2004

Europäische Finanzspritze für die Strukturforschung

EU-Kommission fördert Exzellenz-Netzwerk für dreidimensionale Elektronenmikroskopie



Abb.: Vom zweidimensionalen (2D) Kristall zur Proteinstruktur: Der Weg vom Proteinkristall zum Strukturmodell umfasst zahlreiche Schritte. Zunchst mssen mit einem hochauflsenden Elektronenmikroskop Bilder der 2D-Kristalle aufgenommen werden. Die gewonnenen Daten werden digitalisiert und daraus dann die Strukturinformation der Kristalle mit komplexen Bildbearbeitungs-Programmen extrahiert. Die Interpretation der Strukturinformation liefert schlielich ein dreidimensionales Modell der Proteinstruktur, dessen Qualitt vom Erfolg aller vorangegangenen Bearbeitungsschritte abhngt.
Bild: Maurice Mueller Institut, Biozentrum, Basel

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Mit 10 Millionen Euro frdert die Europische Kommission jetzt die Zusammenarbeit europischer Experten der Elektronenmikroskopie. Die Mittel dienen der Einrichtung eines Exzellenz-Netzwerks fr dreidimensionale Elektronenmikroskopie (3D-EM). 15 Exzellenzzentren aus dem europischen Raum, darunter zwei Max-Planck-Institute, sind an dem Network of Excellence beteiligt. 3D-EM soll als europisches Forum wirken, um die Kommunikation zwischen Wissenschaftlern und Unternehmen auf diesem Fachgebiet zu verbessern, gemeinsame Forschungsprojekte und Datenstandards zu untersttzen und die Umsetzung technologischer Innovationen beschleunigen zu helfen. Ergnzt werden die wissenschaftlichen Kooperationsprojekte durch ein hochkartiges Trainingsprogramm, das die Ausbildungschancen fr den wissenschaftlichen Nachwuchs im Bereich der Strukturbiologie verbessern wird.

Das ambitionierte Ziel des 3D-EM-Netzwerkes ist die dreidimensionale (3D) Darstellung von Makromoleklen und molekularen Maschinen in lebenden Zellen mit atomarer Auflsung. Langfristiges Ziel des Exzellenz-Netzwerkes ist die dreidimensionale Darstellung von Zellorganellen und ganzen Zellen mit atomarer Auflsung.

Diese Vision gab den Ansto, um die fhrenden europischen Spezialisten auf den Gebieten der Elektronentomographie, der Elektronenkristallographie und der "single particle"-Analyse - der Aufklrung einzelner Molekle - in einem Projekt zusammen zu bringen. Grndungsmitglieder des Exzellenz-Netzwerkes sind 15 fhrende europische Institutionen auf dem Gebiet der Elektronenmikroskopie, darunter die Max-Planck-Institute fr Biochemie in Martinsried und fr Biophysik in Frankfurt. Die Leitung des Konsortiums liegt bei Prof. Andreas Engel am Biozentrum Basel, das wissenschaftliche Management beim Martinsrieder Max-Planck-Institut fr Biochemie.

Das 3D-EM-Netzwerk bildet in den kommenden fnf Jahren eine Plattform, um die Forschungsarbeiten der verschiedenen europischen Arbeitsgruppen miteinander zu verbinden und zu koordinieren. Dabei gilt es zunchst, jene Fragen zu definieren, die derzeit den Fortschritt in der Forschung hemmen, um diese dann in gemeinsamer Anstrengung zu lsen.

Das 3D-EM-Netzwerk wird sich zu Beginn auf drei Bereiche konzentrieren: (1) Die Entwicklung eines hochkartigen Trainingsprogramms in der Strukturbiologie. Die Federfhrung dafr liegt bei Andreas Hoenger vom European Molecular Biology Laboratory, Heidelberg (EMBL). Diese Institution veranstaltet seit vielen Jahren die "EMBO-Kurse", die in der Fachwelt einen hervorragenden Ruf genieen. In Kooperation mit dem EMBL wird das 3D-EM-Netzwerk in Europa Kurse und Workshops zu zahlreichen Themen anbieten, darunter Kryo-Elektronenmikroskopie, Elektronentomographie, Bildverarbeitung und Bioinformatik. Diese Kurse dienen der Ausbildung junger Wissenschaftler und der Vermittlung neuester Methoden.

(2) Die Einrichtung einer Struktur-Datenbank fr Elektronenmikroskopie. Diese Datenbank wird gem den Anforderungen der Wissenschaftler erstellt, um als gemeinsamer Speicher fr elektronenmikroskopische Strukturen zu dienen. Sie ist eine wesentliche Voraussetzung, um Strukturdaten unterschiedlicher Labors problemlos austauschen und vergleichen zu knnen. Dazu mssen zunchst Standard-Datenformate und Validierungskriterien entwickelt werden. Hierbei werden die Wissenschaftler des europischen Exzellenz-Netzwerks mit bereits bestehenden europischen und US-amerikanischen Strukturdatenbanken zusammenarbeiten, um die Kompatibilitt der Datenformate zu sichern und auch einen Informations-Austausch ber die Grenzen ihres Netzwerks hinweg zu ermglichen.

(3) Die Entwicklung einer Anwender-freundlichen Software-Plattform. Derzeit werden fr die Erhebung und Auswertung elektronenmikroskopischer Daten in den europischen Labors viele unterschiedliche Programme verwendet. Dabei handelt es sich hufig um Eigenentwicklungen, die speziell an die Fragestellungen einzelner Arbeitsgruppen angepasst sind. Diese folgen keinem gemeinsamen Standard und daher erfordert ihre Verwendung ein hohes Ma an Vorwissen. Ziel der Arbeiten von 3D-EM wird es sein, die Entwicklungsarbeit der zahlreichen Gruppen in eine gemeinsame neue, standardisierte Software-Plattform zu integrieren, die ein breites Anwendungsspektrum bietet und den Wissenschaftlern die Nutzung vereinfacht.

Der langfristige Erfolg von 3D-EM bei der Standardisierung und Integration der europischen elektronenmikroskopischen Forschung wird wesentlich von der intensiven Kommunikation mit der wissenschaftlichen "community" auerhalb des Netzwerkes abhngen. Verschiedene Informationskanle werden zur Verbreitung der Ergebnisse und Innovationen beitragen, darunter eine enge Kooperation von 3D-EM mit der europischen Gesellschaft fr Elektronenmikroskopie (EMS) und die Durchfhrung von Ausbildungskursen auf dem neuesten Stand der Technik. Mittelfristig geplant ist eine Erweiterung des zunchst in sieben europischen Lndern aktiven 3D-EM-Netzwerkes durch die Beteiligung von Experten aus weiteren Lndern.

Das 3D-EM Exzellenz-Netzwerk hat seine Arbeit formal am 1. Mrz 2004 aufgenommen. Die offizielle Erffnungsveranstaltung fand Ende Mrz am Max-Planck-Institut fr Biochemie in Martinsried bei Mnchen statt.

Partner im "3D-EM Network of Excellence":
Universitt Basel, Biozentrum, Basel, Schweiz
Max Planck Gesellschaft zur Frderung der Wissenschaften, Deutschland: MPI fr Biochemie und MPI fr Biophysik
Centro Nacional de Biotecnologia, CSIC, Madrid, Spanien
European Molecular Biology Lab, Heidelberg, Deutschland, und EMBL-EBI, Hinxton, Grobritannien
FEI Electron Optics B.V., Eindhoven, Niederlande
Karolinska Institutet, Stockholm, Schweden
Centre National de la Recherche Scientifique, Paris, Frankreich
Universit Pierre et Marie Curie, Paris, Frankreich
Chemistry Center, Universitt Lund, Schweden
Universitt Utrecht, Niederlande
The Chancellor, Masters and Scholars of the University of Oxford, Grobritannien
Imperial College, London, Grobritannien
Birkbeck College, London, Grobritannien
Universitt Lausanne, Schweiz

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Verwandte Links:

[1] Website von 3D-EM