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.