Arbeitsgruppe Heinen

Die Forschungsgruppe von Laura Heinen arbeitet daran, lebensähnliche und energieautonome Systeme aus weicher Materie in einem Bottom-up-Ansatz zu entwickeln. Die Schlüsselphilosophie ihrer Forschung besteht darin, dass autonome lebensähnliche Materialfunktionen (z.B. Anpassung, Homöostase, Selbsterhaltung, Evolution, dynamische Selbstorganisation, Signalgebung, und Weiteres) auf konstanten internen Energie- und Materieflüssen beruhen und von informationsverarbeitenden Prozessen koordiniert werden.

Daher entwickelt sie - genau wie bei lebenden Zellen - weiche Materialsysteme mit minimalen Stoffwechselwegen. Sie begreift aktive Materialsysteme hierbei als (selektiv) offene Nicht-Gleichgewichtssysteme, wobei eine Mitgestaltung der Umgebung unerlässlich ist. Ihre Gruppe beschreitet diesen Weg interdisziplinär und aus einer ganzheitlichen Perspektive durch die Entwicklung von Systemmaterialien.  Dabei fließen Kenntnisse der weichen Materialwissenschaften, der Systemchemie und der synthetischen Biologie zusammen. Sowohl biologische als auch synthetische Komponenten werden dabei vereint und greifen wechselseitig ineinander, um lebensähnliche Funktionen zu erzeugen. Die Gruppe stützt sich dabei auf ihre Expertise in kompartimentierten und hierarchisch strukturierten Materialien, rekonstituierten enzymatischen Reaktionsnetzwerken und biologischen Mechanismen des Membrantransports. Dies ermöglicht es ihnen, Energiegradienten in Systemen aus weicher Materie zu speichern, umzuwandeln und zu nutzen. Die Konstruktion künstlicher Zellen spielt eine wesentliche Rolle auf ihrem Weg zu stoffwechselaktiven Systemmaterialien. Laura Heinens Forschung wird durch einen kontinuierlichen Diskurs mit der aktuellen Forschung zu den Ursprüngen des Lebens, chemischen Nicht-Gleichgewichtssystemen und einer aktiven Einbindung in die synthetic cell community vorangetrieben.