Körperzellen haben in der Embryogenese viele Eigenschaften wie z.B. schnelles Wachstum, welche auch in Tumorzellen gefunden werden können. Im Gegensatz zu Tumorzellen werden diese Prozesse aber in der Entwicklung sehr streng kontrolliert und reguliert. In dem geplanten Projekt versuchen wir, diese Unterschiede in der Regulation fokussiert auf das maligne Melanom auf molekularer Ebene zu verstehen um auf dieser Basis ein therapeutisches Eingreifen zu ermöglichen.

MiRNAs sind kleine, nicht-kodierende RNAs, die die Expression von Genen post-transkriptionell regulieren. Sie steuern elementare physiologische Prozesse, sind aber auch maßgeblich an Krankheiten beteiligt. Bioinformatische Vorhersagen lassen ein komplexes miRNA-Netzwerk erwarten, doch sind die wenigsten miRNAs und ihr Zusammenspiel tatsächlich gut verstanden. In diesem Senior Research Projekt sollen deshalb miRNAs und ihre funktionellen Beziehungen vor dem Hintergrund kardiovaskulärer Erkrankungen untersucht werden.

Das angeborene Immunsystem ist ein erster Schutz gegen eindringende Pathogene. Wir wollen aufzuklären, wie Sensoren des angeborenen Immunsystems Pathogenmoleküle erkennen und „fremd“ von „selbst“ unterscheiden. Unser Ziel ist es, die Wechselwirkungen der Sensoren mit den Pathogen-Nukleinsäuren mit ihren Proteinstrukturmerkmalen und der Stärke der angeborenen Immunantwort zu korrelieren.

Seltene Erkrankungen des Menschen können neue Einblicke in grundlegende biologische Abläufe ermöglichen. Mit einer Kombination der Perspektiven aus klinischer Pädiatrie, Genetik, Biochemie und Immunologie möchten wir einen neuen systembiologischen Blick auf entzündliche Darmerkrankungen werfen.

Alle Organismen müssen auf veränderte Umweltbedingungen reagieren und sich darauf einstellen können. Abhängig von der Verfügbarkeit von Nährstoffen erreichen sie dies durch Anpassung ihres Wachstums, der Zellmorphologie und ihres Verhaltens. Wir untersuchen, wie Stoffwechselveränderungen dynamisch die Chromatin-Struktur regulieren und welchen Einfluss der Stoffwechsel auf epigenetische Mechanismen und Zellkern-assoziierte Prozesse, wie die Expression bestimmter Gene, ausübt.

Die genetische Information für Proteine ist in Form von DANN im Zellkern gespeichert. Diese Information wird in messenger RNA (mRNA) übersetzt, die schließlich als Bauplan für Proteine fungiert. Dieser Prozess wird als Genexpression bezeichnet. MiRNAs sind kleine RNA-Moleküle, die die Expression spezifischer Gene regulieren und somit nahezu alle zelluläre Prozesse beeinflussen.

Die Vorläufer- oder Stammzellen des blutbildenden Systems müssen ständig die Entscheidung treffen, ob sie sich selbst erneuern oder einen Differenzierungsprozess einleiten sollen, um die korrekte Anzahl der vom Organismus benötigten Blutzellen bereit stellen zu können. Eine Störung der an diesem Prozess beteiligten Kontrollmechanismen kann schwerwiegende Folgen, bis hin zur Leukämieentstehung haben. Daher sollen in diesem Projekt die genetischen Steuerelemente identifiziert und in ihrer Funktion untersucht werden die diesen entscheidenden Schritt im Leben einer Stammzelle überwachen.

Wir modellieren die molekularen Signale die Tumorzellen mit den sie umgebenen normalen Zellen etwa Immunzellen oder Bindegewebszellen austauschen um zu verstehen welche wechselseitigen Abhängigkeiten die Zellen miteinander eingegangen sind.

Kleine RNAs regulieren fast alle Bereiche der bakteriellen Physiologie aber wie sie sich ihre Aktivität von der primären Genregulation durch Transkriptionsfaktoren unterscheidet ist kaum verstanden. Wir wollen neuartige, auf Hochdurchsatz-Sequenzierung beruhende Ansätze entwickeln und damit untersuchen, inwiefern kleine RNAs den zeitlichen Verlauf des An- und Abschaltens von Genen in globalen Stressantworten sowie der bakteriellen Virulenz beeinflussen.

Entwicklungsbiologische Konsequenzen von maternalem Diabetes mellitus – eine molekular-systemische Studie von Eizellen, Embryonen und ihrer maternalen Umgebung in genetisch maßgeschneiderten Maus- und Schweinemodellen

Das Hauptziel des Exp3 Projekts ist die Entwicklung eines iterativen und zielgerichteten Systembiologie-Ansatzes, der theoretische Vorhersagen und Modellierung mit Hochdurchsatzexperimenten verbindet, um zelluläre Regulationsmechanismen aufzuklären. Ausgehend von Netzwerk-, Interaktions- und Prozessmodellen werden eine Reihe von Perturbationen vorgeschlagen, die durch kombinatorische Knockdowns eines oder mehrerer Gene realisiert werden. Die gestörten Systeme werden dann durch funktionelle Assays für die Virusreplikation und die Expressionänderungen einer großen Zahl relevanter Gene (wieder vorhergesagt aus den Modellen) vermessen.