EU-Förderung für Spitzenforschung aus den Naturwissenschaften

Drei ERC Consolidator Grants für Forschende der TUM

In seinem Projekt SynLife will Job Boekhoven synthetisches Leben schaffen. Dabei geht es allerdings nicht um empfindsame Roboter oder andere Technikvisionen. Der Chemiker erforscht sogenannte aktive Tröpfchen. Diese winzigen Tropfen aus unlöslichen Molekülen zeigen lebensähnliches Verhalten: sie entstehen nur bei externer Energiezufuhr und können sich mit ausreichend Energie durch Teilung vermehren. Die NASA definiert Leben als ein selbsterhaltendes System, das sich durch Evolution weiterentwickelt. Um diese Kriterien zu erfüllen, will Job Boekhoven Moleküle entwickeln, die eine Art Erbgut bilden. Sie sollen Eigenschaften wie die Lebensdauer der Tröpfchen beeinflussen, werden bei einer Teilung eines Tröpfchens weitergegeben und können auf neue Art mutieren und zu neuen Eigenschaften führen. Eine solche künstliche Evolution könnte nicht nur helfen, neue Einblicke in die Entstehung von Leben zu gewinnen, sondern auch eine Evolution im Sinne Darwins als Werkzeug für das Design neuer Materialien nutzbar machen.

Job Boekhoven ist Professor für Supramolekulare Chemie. Seine Forschung zu aktiven Tröpfchen wurde bereits mit einem Starting Grant des ERC gefördert.

Die Zellteilung ist ein wichtiger Mechanismus im menschlichen Körper, um diesen zu erhalten und gleichzeitig um sich fortzupflanzen. Im Zellkern wird die DNA zu Nukleotiden aufgewickelt und wird weiter zu Chromosomen verpackt. Damit die Zelle sich teilen kann, muss die DNA zunächst entpackt werden, bevor die DNA-Stränge einzeln abgelesen und dupliziert werden können. Da dieser Schritt nur in eine Richtung funktioniert, wird einer der beiden Stränge kontinuierlich und der andere Strang diskontinuierlich repliziert. Sogenannten Replisomen koordinieren und führen den gesamten Prozess durch. Bisher ist wenig dazu bekannt, wie die daran beteiligten Enzyme und Proteine miteinander kommunizieren und sich beim Ablesen und Verdoppeln der Stränge abstimmen. Im ERC-Projekt "Recreating molecular memories: imaging the mechanics of chromosome assembly and the birth of cell identity" untersucht Prof. Karl Duderstadt die Wechselwirkungen innerhalb der Replisomen, die für die korrekte Verdoppelung der Chromosomen sorgen, indem er die Dynamik des Prozesses auf Einzelmolekülebene abbildet.

Karl Duderstadt ist Professor für Experimental Biophysics an der TUM und Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Biochemie.

Hochauflösende Aufnahmen mit besonders hellen Röntgenquellen, sogenannten Synchrotrons, liefern wertvolle Informationen über die Form und Struktur von Gewebe- oder Materialproben. Aussagen über die genaue Zusammensetzung, Verteilung und Menge einzelner Materialien in den Proben sind auf diesem hohen Auflösungsniveau bisher jedoch nicht möglich, obwohl die Informationen in den Bildern enthalten sind. Denn die Bilder entstehen aus einer Mischung verschiedener physikalischer Effekte, die sich in den Bilddaten bisher nicht exakt trennen lassen. Im Projekt DEPICT will Prof. Julia Herzen ein physikalisches Modell entwickeln, um diese Effekte präzise voneinander zu trennen und so den Informationsgewinn aus den Messdaten zu maximieren. Damit will sie die Röntgentechnik auf der Mikrometerskala von einer Methode zur rein optischen Bildinterpretation zu einer quantitativen Methode weiterentwickeln, die konkrete Zahlen zur Materialzusammensetzung liefert. Dies wird sie im Projekt auf biomedizinische, material- und umweltwissenschaftliche Fragestellungen anwenden.

Julia Herzen ist Professorin für Biomedizinische Bildgebung und forscht am Munich Institute of Biomedical Engineering (MIBE) der TUM.