Prozesse in und an biologischen Membranen bilden das Leitthema dieses interdisziplinären Graduiertenkollegs (GRK). Diese umspannen unterschiedliche Zeit-und Längenskalen. Im Fokus steht dabei die Wechselwirkung zwischen Lipiden und Proteinen als Hauptbestandteilen biologischer Membranen. Von besonderem Interesse für das GRK sind Mechanismen, die der Lokalisation von Lipiden und Proteinen in Membranen zugrundeliegen, sowie die Zusammenhänge zwischen der spezifischen Membranzusammensetzung und Membrandynamik, der Protein-Lipid Wechselwirkung, und der Kraftübertragung über Membranen in Hinblick auf die vielfältigen Funktionen von Membranen in Zellen. Daher umfasst das Forschungsprogramm des GRK Studien zur Struktur und Funktion von Biomolekülen auf atomistischer (Protein- und Membranstrukturen), mesoskopischer (z.B. Diffusion) und makroskopischer Skala (Endozytose, Zellwachstum, Gewebe). Das GRK soll dadurch Aufschluss geben über die bestimmenden strukturellen und funktionalen Aspekte membrangebundener sowie membranunterstützter biologischer Prozess – darunter Erkennungsprozesse an Membranen, oder gerichtete Wachstumsprozesse – und damit zu einem genaueren Verständnis der molekularen Prozesse an und in Plasmamembranen beitragen.

Das GRK adressiert folgende zentrale Fragen:
1. Wie wechselwirken Lipide in Membranen und wie beeinflussen Proteine die Anordnung von Lipiden?  
2. Wie beeinflussen spezifische Membrandomänen die Lokalisation von Proteinen und damit die Signalweiterleitung?  
3. Was sind die lipidabhängigen Mechanismen bei der Regulation des Zellvolumens, im Zellwachstum und bei der Zelladhäsion?

Dieser Forschungsschwerpunkt des GRK – die Beschreibung dynamischer Prozesse an biologischen Membranen – integriert die Kernexpertisen der Biologie, sowie der experimentellen und theoretischen Physik. Prozesse an der Membrangrenzfläche werden mit Hilfe experimenteller (z.B. Röntgen- Kristallographie, Neutronenstreuung, Einzelmoleküldetektion, Konfokalmikroskopie), rechnergestützter (Moleküldynamik, Monte Carlo) sowie semi-analytischer Methoden untersucht. Der fächerübergreifende Charakter dieses GRKs spiegelt sich im kollegspezifischen Qualifizierungsprogramm des Kollegs: Es baut auf dem interdisziplinären Integrated Life Sciences (ILS) Studiengang auf, in dem der Forschungsschwerpunkt dieses GRKs bereits fest verankert ist. Das geplante GRK erweitert das bestehende ILS Programm um ein Promotionsprogramm, das seine Mitglieder mittels spezialisierter Kurse und intensiver Laborpraktika in unterschiedlichen modernen Methoden fortbildet. Vervollständigt wird das Programm durch einen Forschungsaufenthalt in einer internationalen Kooperationsgruppe. Exzellente Studenten und Studentinnen können dem GRK zu jedem Zeitpunkt ihres Studiums beitreten, entweder mit Mini-Forschungsprojekten im Bachelor, als Fast-Track Doktoranden nach dem Bachelor, und als Doktoranden oder Postdoktoranden. Dieses verflochtene Studien- und Forschungsprogramm bildet interdisziplinäre Lebenswissenschaftler aus indem es zur zur frühen wissenschaftlichen Unabhängigkeit von jungen Wissenschaftlern beiträgt.