Die Differenzierung und Funktion von T-Zellen wird durch zahlreiche zelluläre Prozesse wie beispielsweise den Zellstoffwechsel streng reguliert, wobei dieser durch Mutationen in der mitochondrialen DNA (mtDNA) erheblich beeinträchtigt werden kann. Die genauen Auswirkungen der mtDNA-Mutationslast auf die Differenzierung und funktionelle Heterogenität von T-Zellen bleiben jedoch weitestgehend unverstanden. Ziel dieses Projekts ist es, mtDNA Mutationsprofile und deren Konsequenzen in humanen T-Zellen mit Hilfe von single-cell multi-omics Technologien zu charakterisieren.

Anelloviren sind eine weitverbreitete Virusfamilie, welche Menschen und Wirbeltiere infizieren. Ihre Rolle in der Entstehung von Krankheiten ist noch unklar. Wir nehmen an, dass während lebenslanger, andauernder Infektion ein Ungleichgewicht in der viralen Population die Entwicklung und das Voranschreiten von Krankheiten begünstigen kann. Unser Ziel ist eine umfassende Beschreibung des viralen Spektrums in gesunden und erkrankten Geweben mittels highthroughput Screening von Sequenzierdaten und die damit verbundene Identifizierung von Virusarten mit hohem pathogenem Potential.

Die Absorption und Emission von Strahlung durch Quantenemitter stellt das zentrale Paradigma der Quantenoptik dar. Wenn eine starke Kopplung zwischen einem Emitter und seiner Umgebung herrscht, können faszinierende Strahlungseffekte realisiert werden, wie eine gerichtete Emission oder modifizierte Zerfallsraten. In diesem Projekt sollen derartige Effekte in einem System ultrakalter Atome in optischen Gittern untersucht werden, die Materiewellen anstelle von optischer Strahlung emittieren.

Dieses Projekt konzentriert sich auf die Synthese neuer helikal-chiraler Verbindungen, die Diarylborol-, Arsol-, und Stiboleinheiten enthalten. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, Materialien mit verbesserten optischen und elektronischen Eigenschaften zu erhalten, indem helikale Chromophore über Bor als Spiroatom verbunden werden. Weiterhin könnten arsen- oder antimonhaltige Helicene als Liganden in der aysmmetrischen Katalyse Verwendung finden, da sie im Vergleich zu den verbreiteten Phosphanen eine höhere Stabilität gegenüber Oxidation aufweisen.

Seltene Erkrankungen betreffen alleine in der EU schätzungsweise 30 Millionen Menschen, darunter auch zahlreiche Kinder. Vielen dieser insgesamt etwa 6.000 bis 8.000 Erkrankungen liegt eine Fehlfunktion eines einzelnen Gens zugrunde. Im Rahmen dieses Projekts unter Supervision von Prof. Dr. Christoph Klein möchten wir mit Hilfe moderner Screening-Verfahren genetische Wechselwirkungen identifizieren, die den Effekten krankheitsauslösender Mutationen entgegenwirken und so den Weg hin zur Entwicklung zielgerichteter Therapien ebnen.

Die meisten modernen Medikamente basieren auf der Einhändigkeit eines chiralen Moleküls (ein Enantiomer). In vielen Fällen, je nach Händigkeit des Enantiomers, kann das Medikament entweder positive oder schädliche Wirkungen haben, daher ist es wünschenswert, die Händigkeit feststellen zu können. Die Spektroskopie des Zirkulardichroismus (CD) kann aufgrund der unterschiedlichen Absorption von zirkular polarisiertem Licht zwischen der Händigkeit unterscheiden, leidet aber unter schwachen Signalen; daher ist ein Verfahren zur Verbesserung des Signals erwünscht.

In diesem Projekt wird ein innovatives Quantengas-Mikroskop entwickelt, welches mit Hilfe von optischen Pinzetten neutrale Strontium Atome zu konfigurierbaren und defekt-freien Anordnungen sortiert. Dies erlaubt eine schnelle Initialisierung und dient als Ausgangspunkt für die analoge Simulation von Quanten-Vielteilchensystemen und als Qubit-Register für digitales Quantencomputing. Durch Ausnutzung von Rydberg-Wechselwirkungen können Spin-Modelle simuliert und Quantengatter implementiert werden.

SARS-CoV-2 hat eine Pandemie ausgelöst und ist für mehr als 18 Millionen Infektionen verantwortlich. Es wird vermutet, dass COVID-19 das Ergebnis des Absterbens infizierter Zellen und einer exzessiven Aktivierung des Immunsystems ist. Um Zelltypen und Signalwege zu identifizieren, die zur Pathogenese oder viralen Replikation beitragen, werde ich Transkriptomanalysen und funktionelle Untersuchungen ausgewählter Gene vornehmen. Diese Arbeit könnte zu der Entwicklung neuer Therapien beitragen.

Das Projekt untersucht die Struktur und Rolle von amorphen Kohlenstoff, der durch methanogenen und Methan-oxidierenden Archaeen gebildeten wird, sowie die molekularen Mechanismen, die zur Bildung dieses als Biomaterial unbekannten Stoffes beitragen. Dau werden biophysikalische Ansätze genutzt, um die Rolle der Strukturen aufzulösen, und genetische Methoden, um die zur biogenen Bildung dieser Verbindung benötigten Gene und Proteine zu identifizieren. Das Projekt wird betreut von Hector Fellow Antje Boetius.