Herausragende Erfolge

Auszeichnungen für Wissenschaftler*innen der Universität Bonn

Die Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn ist seit 200 Jahren Heimat exzellenter Wissenschaftler*innen. Eingebettet in den UN-Standort Bonn und eine dynamische Wissenschaftsregion, ist sie eine der forschungsstärksten Universitäten Deutschlands mit internationaler Strahlkraft. Zahlreiche hochrangige Auszeichnungen für unsere Wissenschaftler*innen sind Ausweis dieser herausragenden Stellung.

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ERC Grantee Prof. Dr. Ala Bunescu © Sabine Hardy

ERC-Grants

Zahlreiche Wissenschaftler*innen der Universität Bonn waren beim European Research Council erfolgreich.

Prof. Dr. Catharina Stroppel
Leibnizpreisträgerin Prof. Dr. Catharina Stroppel © Barbara Frommann/Uni Bonn

Leibniz-Preise

Der Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis ist der wichtigste Forschungsförderpreis in Deutschland.

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Prof. Dr. Benjamin Kaupp leitet ein Reinhart Koselleck-Projekt der DFG. © Benjamin Kaupp

Reinhart Koselleck-Projekte

Eine Auszeichnung der DFG für herausragende Wissenschaftler*innen für innovative und risikoreiche Projekte

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© Volker Lannert/Uni Bonn

Nobelpreise

Mit Prof. Dr. Wolfgang Paul (1989) und Prof. Dr. Reinhard Selten (1994) wurden zwei Wissenschaftler der Uni Bonn mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.

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© Volker Lannert/Uni Bonn

Fields-Medaillen

Prof. Dr. Peter Scholze (2018) und Prof. Dr. Gerd Faltings (1986, ehemals Universität Bonn) haben als einzige Deutsche die  Fields-Medaille erhalten. 

Nachwuchsgruppen und Preise 

Zahlreiche Nachwuchswissenschaftler*innen der Universität Bonn wurden mit Emmy-Noether-Nachwuchsgruppen, Heinz-Maier-Leibnitz-Preisen und im Heisenberg-Programm ausgezeichnet.

Emmy Noether-Nachwuchsgruppen

Das Emmy Noether-Programm eröffnet herausragend qualifizierten Nachwuchswissenschaftler*innen und Nachwuchswissenschaftlern die Möglichkeit, sich durch die eigenverantwortliche Leitung einer Nachwuchsgruppe über einen Zeitraum von sechs Jahren für eine Hochschulprofessur zu qualifizieren.

Die Uni Bonn unterstützt Nachwuchsgruppenleitende zusätzlich mit einem Sachmittelzuschuss von bis zu 100.000 Euro. Details zum Anreizsystem finden Sie auf Confluence (intern) oder sprechen Sie uns an.

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Nachwuchsgruppenleiterin Prof. Dr. Barbara Verfürth © Barbara Fromman/Uni Bonn

Emmy Noether-Nachwuchsgruppen der Universität Bonn

Nachwuchsgruppenleiter

Jun.-Prof. Dr. Tim Rollenske
Institut für molekulare Medizin und experimentelle Immunologie
Biomedical Center II (BMZ-II)
Venusberg Campus 1
53127 Bonn

Zusammenfassung

Ab der Geburt wird der Darm von kommensalen Mikroorganismen besiedelt, die mit der Zeit eine relativ stabile individuelle mikrobielle Gemeinschaft bilden, die sich auf nahezu jeden Aspekt unserer Gesundheit auswirkt. Bei mikrobieller Besiedlung werden intestinale Antikörperantworten ausgelöst, die von Immunoglobulinen des Typs A, den am häufigsten anzutreffenden Antikörperisotyp der Schleimhäute, dominiert werden. Schützende Antikörperantworten sind gegen pathogene Mikroorganismen zumeist gut verstanden, wie jedoch Antikörper auf den Schleimhäuten den Wirt-Mikroben-Mutualismus fördern und die Homöostase zwischen dem Wirt und unserer Mikrobiota aufrecht halten, ist kaum bekannt. Mithilfe der Kombination von gnotobiotischen Techniken, der B Zell Rezeptor Repertoire Analyse, der Herstellung und Testung von monoklonalen Antikörpern und weiteren immunologischen und mikrobiologischen Methoden ist es das Ziel von IgA-select, drei fundamentale Forschungsfragen der IgA-Biologie zu beantworten: i) ob das intestinale Immunsystem bevorzugt funktionelle bakterien-kreuzreaktive IgA-Antikörper erzeugt, ii) wie luminales sekretorisches (S)IgA die intestinale Immunantwort modulieren kann und iii) ob der selektive Druck, der von antigen-spezifischem IgA-Antikörper auf die Bakterien ausgeübt wird, langfristig zu Immunevasion der Mikrobiota führt. Um diese Forschungsfragen auf molekularer und mechanistischer Ebene adäquat zu beantworten, nutzen wir unterschiedliche reduktionistische Ansätze. Diese basieren auf neu-entworfenen Mausmodellen mit reduzierten bakterien-reaktiven Antikörperspezifitäten und der Möglichkeit unter Hygienebedingungen mit definierter reduzierter mikrobieller Diversität zu arbeiten. Darüber hinaus nutzen wir in unseren Modellen Bakterien, die sowohl häufig Teil des menschlichen Mikrobioms als auch opportunistische Pathogene sind. Die monoklonalen Antikörper, die innerhalb des Projekts hergestellt und charakterisiert werden, haben deswegen auch immer das Potential für die Vorbeugung oder Behandlung bei Infektionen mit diesen Bakterien beim Menschen eingesetzt zu werden. Ein Verständnis darüber wie SIgA die Physiologie und die Stabilität der Mikrobiota beeinflusst, lässt uns nicht nur einen fundamentalen Aspekt unserer Gesundheit verstehen, sondern könnte auch zur Möglichkeit beitragen, die Darmflora gesundheitsfördernd zu manipulieren. Zusätzlich könnte das Verständnis darüber wie SIgA das Wirtsimmunsystem beeinflusst, mukosale Impfstrategien verbessern oder erst ermöglichen – ein erstrebenswertes Ziel für alle Impfstoffe gegen pathogene Mikroorganismen, die primär die Schleimhäute infizieren.

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Nachwuchsgruppenleiterin

Prof. Dr. Barbara Verfürth
Institut für Numerische Simulation
Friedrich-Hirzebruch-Allee 7
53115 Bonn

Zusammenfassung

Metamaterialien sind moderne, künstlich hergestellte Materialien, die sich durch neue, überraschende physikalische Eigenschaften auszeichnen. Deshalb spielen sie eine entscheidende Rolle bei der Kontrolle und Manipulation von Wellen, z.B. in Laseranwendungen. Metamaterialien bestehen aus feinen Strukturen mit mehreren Materialkomponenten. Die typische Länge dieser feinen Strukturen ist deutlich kleiner als die Länge des gesamten Materials. Weitere praxisrelevante Bausteine sind nichtlineare Materialgesetze und Zeitmodulation. Zuletzt ist die Robustheit der Materialeigenschaften bezüglich Fabrikationsfehlern höchst relevant. Aus mathematischer Sicht führen diese Anwendungen auf partielle Differentialgleichungen mit einer Koexistenz von vielen zeitlichen und räumlichen Skalen, Nichtlinearitäten und zufälligen Störungen. Numerische Simulationen bergen enormes Potential für das Materialdesign, da sie zeitintensive und teure Experimente ersetzen. Numerische Standardmethoden müssen aber alle feinen Materialstrukturen auflösen, was selbst mit modernsten Computern zu einem unpraktikablen Rechenaufwand führt. Dagegen liefern numerische Mehrskalenmethoden (NMM) eine makroskopische Darstellung der Lösung mittels geeignetem lokalen sog. Upscaling. Die Integration von Nichtlinearitäten, zufälligen Störungen und mehrskaligen Dynamiken erfordert jedoch aus mehreren Gründen neue numerische Paradigmen. Erstens basieren NMM oft auf linearen Argumenten, die für nichtlineare Probleme nicht gelten. Die meisten Ansätze betrachten daher eine komplizierte Kopplung nichtlinearer Probleme auf feinen und makroskopischen Skalen. Zweitens erfordern Monte-Carlo-Methoden viele Mehrskalensimulationen mit neuem aufwändigem Upscaling für jede zufällige Realisierung. Aktuelle Ansätze benötigen zumindest für die numerische Analyse zusätzlich stochastische Homogenisierungsresultate. Drittens behandeln NMM für dynamische Probleme meist ausschließlich mehrere räumliche oder mehrere zeitliche Skalen. In diesem Projekt entwickeln und analysieren wir neue NMM für nichtlineare, zufällig gestörte und dynamische Probleme. Die Hauptziele sind mit fundamentalen mathematischen und algorithmischen Herausforderungen verknüpft, die eine revolutionäre Verschmelzung von NMM, Modellreduktion, Unsicherheitsquantifizierung und Zeitintegration erfordern. Wir (a) entwickeln adaptive linearisierte und nichtlineare Approximationsräume für nichtlineare Mehrskalenprobleme, (b) vereinen Mehrskalenmethoden und Monte-Carlo-Ansätze für zufällig gestörte Probleme und (c) verbinden räumliche und zeitliche Mehrskalenmethoden für mehrskalige Dynamiken. Während unsere allgemeinen Ansätze auf eine Vielzahl von Problemen anwendbar sind, liegt ein besonderer Fokus auf Wellenphänomenen. Ferner untermauern wir alle Methoden mit Fehlerabschätzungen, was jenseits des experimentell validierten Regimes essentiell ist. Letztlich wird dieses Projekt völlig neue NMM für realistische (Metamaterial-)Anwendungen erschließen.

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Nachwuchsgruppenleiter

Dr. Hanno Kruse
Institut für Politische Wissenschaft und Soziologie
Lennéstraße 25
53113 Bonn

Zusammenfassung

Wie beeinflussen schulische Sortierprozesse die sozialen Netzwerke, Identitäten und akademischen Selbstkonzepte von Schülerinnen und Schülern? Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Beantwortung dieser Frage – mit besonderem Fokus auf die Rolle von Schulleitungen, Lehrkräften und ihren Entscheidungen über Schulzulassungen und Klasseneinteilungen. Schulen sind zentrale Kontexte für die Bildung von Freundschaften und anderen sozialen Beziehungen unter Schülerinnen und Schülern, ihre Identitätsentwicklung und ihre akademischen Selbstkonzepte. Diese Peerprozesse können Unterschiede entlang von Ethnie, Geschlecht oder sozialem Hintergrund verstärken oder verringern und damit langfristig auch den Zusammenhalt von Gesellschaften prägen. Die soziologische Forschung der vergangenen Jahre hat gezeigt, dass soziale Grenzziehungen in den Netzwerken, Identitäten und akademischen Selbstkonzepten von Schülerinnen und Schülern stark von der Zusammensetzung schulischer Kontexte abhängt. Wissenschaftlich fehlt es jedoch an Daten und Forschungsdesigns, mit denen sich die Auswirkungen von schulischen Sortierentscheidungen (Schulzulassungen und Klasseneinteilungen) auf Peerprozesse untersuchen lassen. Das geplante Vorhaben soll diese Lücke schließen und darüber auch praktisch relevante Einsichten erzielen. Gerade in einer Zeit, in der die Organisation von Schulen durch die COVID 19-Pandemie unmittelbar auf die Probe gestellt wird, scheint ein besseres Verständnis der sozialen Folgen von schulischen Sortierprozessen dringend erforderlich. Auf theoretischer Ebene kombiniert das geplante Forschungsvorhaben eine strukturelle Perspektive auf schulische Sortierprozesse mit Analysen von Peerprozessen im Schulalltag. Ein zentrales Bindeglied ist ein Kompositionsmerkmal, über das die Sortierentscheidungen von Schulleitungen und Lehrkräfte schulische Peerprozesse nachhaltig prägen, auch wenn es in der gegenwärtigen Praxis kaum berücksichtigt wird: das Ausmaß, in dem demographische Kategorien wie Ethnie, Geschlecht oder sozialer Hintergrund in einem schulischen Kontext korreliert sind. Im Zentrum des empirischen Forschungsvorhabens steht die Durchführung eines groß angelegten Feldexperiments an deutschen Schulen, das die Sortierentscheidungen von Schulleitungen und Lehrkräften direkt adressiert. Begleitet wird das Feldexperiment einerseits durch eine Panelbefragung unter Schulleitungen, Lehrkräften sowie der Schülerschaft und andererseits durch die Sammlung von Administrativdaten lokaler Schulbehörden. In Vorbereitung der Primärdatenerhebung sieht das Forschungsvorhaben zudem eine Reihe von Sekundäranalysen bestehender Datensätze vor. Das Projekt leistet einen wichtigen Beitrag nicht nur zum wissenschaftlichen Verständnis der sozialen Folgen von Sortierprozessen, sondern auch zur unmittelbaren Gestaltung effektiver Interventionen an weiterführenden Schulen in Deutschland.

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Nachwuchsgruppenleiterin

Dr. Larissa K. S. von Krbek
Kekulé-Institute for Organic Chemistry and Biochemistry
Gerhard-Domagk-Str. 1
53121 Bonn

Zusammenfassung

Die meisten supramolekularen Selbstorganisationsprozesse sind thermodynamisch getrieben, d.h., dass sich die einzelnen Komponenten unter Freisetzung von Energie zu einem energetisch günstigeren Aggregat anordnen. In der Natur laufen solche Prozesse hingegen meist abseits des thermodynamischen Gleichgewichtes durch die Dissipation von Energie ab, d.h., ihre Selbstorganisation wird durch den Verbrauch eines "Brennstoffes" angetrieben. Dies ist ein Grund, warum sich biologische Systeme durch eine große strukturelle Komplexität, die Möglichkeit zur räumlichen und zeitlichen Kontrolle ihrer Funktionen, die Fähigkeiten zur Anpassung an neue Umgebungsbedingungen, zur Selbstheilung und zur Verrichtung von Arbeit sowie durch emergentes Verhalten auszeichnen. Ähnliche Nicht-Gleichgewichts-Prozesse in synthetische Systeme zu implementieren, wird zu größerer Komplexität und vielseitigeren Funktionen von menschengemachten Materialien führen und wird die Gebiete der Chemie, Materialwissenschaften und Synthetischen Biologie stark beeinflussen. Weiterhin könnte die Untersuchung dieser synthetischen dissipativen Systeme zu einem besseren Verständnis der kinetischen und thermodynamischen Restriktionen in lebenden Systemen führen. Im Gebiet der supramolekularen Chemie wurden bereits erste Beispiele von dissipativen Systemen in Gelen, Polymeren, und Kolloiden realisiert. Es gibt jedoch keine Beispiele für kleinere supramolekulare Strukturen wie Koordinationskäfige.Das Ziel dieses Projektes ist daher die Entwicklung neuer, metallo-supramolekularer Systeme, welche sich durch die Dissipation von Energie anordnen, um dadurch auf lange Sicht ein größeres Verständnis von Systemen außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichts und emergenten Verhaltens zu erlangen. Hierbei ist das erste Ziel die Synthese und Untersuchung mononuklearer Metallkomplexe, die sich durch Energiedissipation fernab des thermodynamischen Gleichgewichtes anordnen – entweder durch den Verbrauch eines chemischen Brennstoffs oder Lichtabsorption. Das zweite Ziel dieses Projektes ist die dissipative Selbstorganisation von metallo-supramolekularen Käfigen. Die dreidimensionale Anordnung der Metallzentren in metallo-supramolekularen Käfigen macht diese Systeme deutlich komplexer, weshalb sie gute Modellsysteme für das bessere Verständnis von dissipativer Selbstorganisation in der Supramolekularen Chemie und möglicherweise in der Natur sind. Weiterhin werden wir die dissipative Selbstorganisation der etablierten Systeme in begrenzten "Nano-Räumen" (wie Vesikeln) untersuchen. Diese räumliche Einschränkung kann zu vollkommen neuem Verhalten und möglicherweise Emergenz führen. Auf lange Sicht werden wir das dynamische Verhalten der etablierten dissipativen Käfig-Systeme nutzen, um häufige Schwierigkeiten in der Supramolekularen Chemie anzugehen: die räumliche und zeitliche Kontrolle über die Freigabe von Gastmolekülen aus dem Käfiginneren sowie die Produktinhibition in der Supramolekularen Katalyse.

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Nachwuchsgruppenleiter

Prof. Dr. Yongguo Li
Institut für Pharmakologie und Toxikologie
Venusberg-Campus 1
53127 Bonn

Zusammenfassung

Adipositas entsteht bei positiver Energiebilanz, also wenn die Energieaufnahme chronisch den Energieverbrauch übersteigt. Die Fähigkeit thermogener Adipozyten (braun und brite/beige) chemische Energie direkt in Wärme umzuwandeln bietet ein großes Potenzial zur Behandlung der Fettleibigkeit. Zwar ist die Steigerung des Ruheumsatzes durch Thermogenese im Braunen Fettgewebe bei Menschen begrenzt, doch hat die Rekrutierung beiger Fettzellen des Weißen Fettgewebes (WAT-Bräunung) großes Potential, den Ruheumsatz weiter zu erhöhen. Mit der Umwandlung großer Anteile des Weißen Fettgewebes als Hauptenergiespeicher in thermogenes Brite Fettgewebe könnte eine negative Energiebilanz erzielt werden. Umfassendes Verständnis der molekularen Regulationsmechanismen, die die WAT-Bräunung vermitteln, fehlt jedoch. Die Neigung zur WAT-Bräunung unterliegt einem starken genetischen Einfluss, wie die breite phänotypische Variation bei Inzucht Mausstämmen zeigt. Dies bietet die einzigartige Chance, Schlüsselfaktoren des Bräunungsprogramms über verschiedene Genotypen hinweg zu identifizieren. In einer ersten Studie, in denen vergleichende Transkriptomik, Perturbation-basierte Ansätze und Gen-Netzwerk-Analysen kombiniert wurden, habe ich neue Regulatoren sowie ein zentrales regulatorisches Netzwerk entdeckt, das zur Brite-Adipogenese beiträgt. Weitere vertiefende Untersuchungen sind nun notwendig, um eine eingehende Charakterisierung der Schlüsselfaktoren durchzuführen, die Organisation des Netzwerks zu verfeinern und eine vollständigere Übersicht über die Quellen der Variabilität der Genexpression in diesem System zu erhalten. Meine zukünftige Arbeit zielt nun auf die systematische Analyse der Bindung von Transkriptionsfaktoren, dem epigenetischen Zustand und der Genexpression ab, um natürliche genetische Varianten zu identifizieren, die die Brite Adipogenese beeinflussen. Konkret gehe ich davon aus, dass genetische Varianten die DNA-Bindung von Transkriptionsfaktoren, Histonmodifikationen und differentielle Genexpression bedingen (Ziel A). Dadurch werden über hoch vernetzte zelluläre Netzwerke von Genen die WAT-Bräunung beeinflusst (Ziel B). Die Überprüfung dieser Hypothesen wird neue funktionelle regulatorische Elemente, Kandidatengene, epigenetische Mechanismen und molekulare Netzwerke aufdecken, die der WAT-Bräunung zugrunde liegen. Kombiniert mit weiteren umfangreichen Validierungen sowohl in vitro als auch in vivo (Ziel C) durch gain- und loss-of-function Experimente sowie der simultanen Überexpression mehrerer Gene mit dem CRISPR-dCas9-Aktivatorsystem wird ein vertieftes Verständnis neuer Schlüssel-Transkriptionsfaktoren sowie molekularer Netzwerke zur Kontrolle der Bräunung erlangt. Zusammenfassend soll ein umfassendes molekulares Netzwerk entwickelt werden, welches die Bräunung des Weißen Fettgewebes reguliert, um die Entwicklung therapeutischer Ansätze zur Bekämpfung einer chronisch positiven Energiebilanz zu ermöglichen.

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Nachwuchsgruppenleiter

Dr. Peng Yu
Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz
Lehrstuhl für Crop Functional Genomics
Friedrich-Ebert-Allee 144
53113 Bonn

Zusammenfassung

Die Rhizosphäre ist der Bereich des Bodens, der direkt durch die Sekretion der Wurzeln und durch die mit dem Boden assoziierten Mikroorganismen, dem sogenannten Mikrobiom, beeinflusst ist. Die Wechselwirkung der Wurzeln mit dem sie umgebenden Mikrobiom ist für die Gesundheit und Fitness der Pflanzen wichtig. Das Verständnis der molekulargenetischen Grundlagen dieser Wechselwirkungen wird es ermöglichen, auf Böden mit geringer Nährstoffverfügbarkeit leistungsfähige Pflanzen zu erzeugen und so den Einsatz von mineralischen Düngern zu reduzieren.Das Projekt wird mit der Analyse der komplexen Wechselwirkung zwischen Wirtswurzeln und Bodenmikroben durch die Integration von Genomdaten des Mikrobioms der Rhizosphäre, während der Wurzelentwicklung und Transkriptomdaten aus Wurzelcortex und Stele von Mais beginnen. Dazu werden eine Kollektion genetisch verschiedener Mais-Inzuchtlinien mit unterschiedlicher Effizienz in der Stickstoffverwertung und Wurzelmutanten mit Seitenwurzel- und Wurzelhaardefekten unter verschiedenen Stickstoffbedingungen untersucht. Gen-Co-Expressions-, mikrobielle "Co-Occurance"- / "Co-Abundance"- und "Trans-Kingdom"-Netzwerke werden die Schlüsselgene identifizieren, die mit den wichtigsten mikrobiellen OTUs (operativen taxonomischen Einheiten) interagieren. Zudem wird die Übertragung der metabolischen Signale von der Endosphäre zur Rhizosphäre durch Analyse des Metaboloms aus Wurzelexsudaten bestimmt. Die Wurzeln werden mittels MRT (Magnetresonanztomographie) nichtinvasiv abgebildet. Die Dynamik der Kohlenstoff- und Stickstoffbildgebung mittels PET (Positronenemissionstomographie) und NanoSIMS (Sekundärionen-Massenspektrometrie im Nanometerbereich) werden dazu beitragen Informationen der Wurzelarchitektur und -funktion und ihrer Exsudate über verschiedene Wurzelzonen und verschiedene Wurzeltypen zu sammeln. Zusätzlich wird das räumliche Muster von Schlüsselgenen und wichtigen Mikroben durch in situ Hybridisierung und CARD-FISH-Experimente (katalysierte Reporterablagerung in Kombination mit Fluoreszenz in situ Hybridisierung) demonstriert.Schließlich werden Schlüsselgene der Biosynthese von Sekundärmetaboliten durch Genom-Editierung mittels CRISPR / Cas9 ausgeschaltet, um neue Mutanten zu generieren. Parallel dazu werden repräsentative Mikroben-OTUs isoliert und kultiviert. Abgeleitete synthetische Gemeinschaften werden eingesetzt, um ihre potenzielle Rolle bei der Genregulation in Mais zu validieren.Zusammenfassend ist das übergeordnete Ziel dieses Projekts ein umfassendes mechanistisches Verständnis der Funktion von Wurzel- und Rhizosphärenmikroben, um dadurch die Toleranz der Pflanzen gegenüber Stickstoffmangel zu verbessern. Dies wird den Grundstein für Anwendungen in der Pflanzenzüchtung und für den Einsatz von synthetischen mikrobiellen Gemeinschaften zur Sicherung der zukünftigen Lebensmittelproduktion und für eine nachhaltige, effiziente Ressourcennutzung in der Landwirtschaft legen.

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Nachwuchsgruppenleiterin

Dr. Katrin Jeannette Czogalla-Nitsche
Institut für Experimentelle Hämatologie und Transfusionsmedizin
Venusberg-Campus 1
53127 Bonn

Zusammenfassung

Vitamin K ist essentiell und wird im Körper von der Vitamin K 2,3-Epoxid-Reduktase-Komplex 1 (VKORC1) zu Vitamin K-Hydrochinon (KH2) reduziert. KH2 ist Kofaktor der Gamma-glutamyl-Carboxylase (GGCX) die Vitamin K abhängige Proteine Gamma-carboxyliert, wodurch diese ihre biologische Aktivität erhalten. Defekte im Vitamin K Stoffwechsel führen zu Blutungen aufgrund der verminderten Gamma-Carboxylierung der Vitamin K abhängigen Gerinnungsfaktoren. Zusätzlich führen Mutationen in der GGCX zu weiteren Phänotypen, welche die Haut, das Herz und den Knochen/Knorpel betreffen. Der Vitamin K Zyklus kann durch das orale Antikoagulanz Warfarin blockiert werden indem es die VKORC1 inhibiert. Allerdings induziert Warfarin zusätzlich vaskuläre Kalzifizierung und ER stress. Das Isoenzym der VKORC1, die VKORC1-like1 (VKORC1L1), katalysiert ebenfalls die Reduktion von Vitamin K, besitzt jedoch eine Funktion in der zellulären Antioxidation sowie im Cholesterol-, Kalzium- und Glucose-Stoffwechsel, was auf einen neuen Vitamin K abhängigen Stoffwechselweg hindeutet.Ziel dieses Antrags ist, die Funktion von Vitamin K und der am Vitamin K Zyklus beteiligten Enzyme insbesondere außerhalb der Gerinnungskaskade aufzuklären. Hierzu werden induzierbare pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) und Mausmodelle generiert. Mit iPS-Zellen von Patienten, die eine Mutation in der VKORC1 oder GGCX besitzen, können Defekte im Vitamin K Stoffwechsel erstmals in einem nativen System charakterisiert werden. Durch die Differenzierung in verschiedene Zelltypen wie Hepatozyten (Hauptsyntheseort der VKORC1 und GGCX), Neuronen (Hauptsyntheseort der VKORC1L1) und glatten Muskelzellen (Kalzifizierungsmodel) können die verschiedenen Phänotypen gezielt untersucht werden. Mittels der CRISPR/Cas9 Methode werden fluoreszierende Markerproteine ins Genom von iPS-Zellen integriert, um die VKOR Proteine erstmals endogen zu detektieren. Hiermit kann untersucht werden, wie die Enzyme des Vitamin K Zyklus in der Zelle/ER organisiert sind. Zudem kann ihre Regulation und Funktion unter verschiedenen ER Stress Bedingungen sowie die Effekte oraler Antikoagulantien untersucht werden. In verschiedenen Maus-Modellen werden Fluoreszensmarker als Fusionsprotein an die VKORC1 und VKORC1L1 eingebracht, um zu identifizieren, in welchen Zellen die VKOR Proteine exprimiert werden. Dies ist die Grundlage für die Generierung von konditionellen VKORC1 Mäusen, in denen zell-/organspezifisch die Bedeutung des Vitamin K Zyklus untersucht wird. In einem VKORC1L1-/- Mausmodell werden gezielt Defekte des Cholesterol-, Kalzium- und Glucose-Stoffwechsels charakterisiert werden. Das vorgeschlagene Arbeitsprogramm wird einen großen Beitrag zum besseren Verständnis des Vitamin K-Zyklus vor allem hinsichtlich dessen Funktion in extrahepatischen Geweben, der Interaktion der Enzyme untereinander und den Patienten-Phänotypen leisten.

Nachwuchsgruppenleiter

Prof. Dr. Sebastian Neubert
Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik
Nußallee 14-16
53115 Bonn

Zusammenfassung

Die starke Wechselwirkung ist der am wenigsten verstandene Sektor des Standardmodells der Teilchenphysik. Im vergangenen Jahrzehnt hat die Entdeckung von exotischen Mesonen, die nicht als Quark-Antiquark Zustände verstanden werden können, die reiche Struktur stark wechselwirkender Teilchen jenseits des Quark-Modells verdeutlicht. Vor kurzem wurden nun zwei exotische Baryonen am LHCb Experiment entdeckt, die in ein Proton und ein J/psi Teilchen zerfallen. Diese beiden Resonanzen können als Systeme bestehend aus fünf Quarks interpretiert werden und werden daher als Pentaquarks bezeichnet. Im Rahmen dieses Projektes soll die Natur dieser exotischen Teilchen im Detail erforscht werden. Dazu werden neue Zerfallsprozesse, die Pentaquarks involvieren können, untersucht und vermessen werden. Die Suche nach Partner-Teilchen und deren Einordnung in ein Pentaquark Multiplet wird wichtige Hinweise auf die zugrunde liegenden Strukturen liefern.

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Nachwuchsgruppenleiter

Prof. Dr. Florian Bernlochner
Physikalisches Institut
Nußallee 12
53115 Bonn

Zusammenfassung

Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt erfolgreich den Aufbau und die Wechselwirkungen der Materie. Neben diesen Erfolgen gibt es allerdings Phänomene, welche das Standardmodell nicht zu erklären vermag, und ein prominentes Beispiel ist die Größe der Materie- und Anti-Materieasymmetrie im Universum. Ende 2018 wird das Super Flavour Factory Experiment Belle II anfangen, große Mengen an B-Mesonen-Zerfällen aufzuzeichnen. Präzisionsmessungen von B-Mesonen erlauben es die Größe von Ladungs- und Paritätsbrechung in deren Zerfällen zu bestimmen und damit die Größe der Materie-Anti-Materie-Asymmetrie in Teilchenzerfällen zu ermitteln. Dies geschieht nicht durch eine einzelne Messung, sondern durch die Bestimmung mehrerer Präzisionsobservablen. Eine starke Abweichung zwischen einzelnen Observablen wäre ein deutliches Zeichen für neue Physik, welche nicht vom Standardmodell beschrieben wird. Das Ziel dieses Antrages ist es eine Präzisionsmessung des CKM-Matrixelementes Vub durchzuführen. Die Größe von Vub ist ein wichtiger Input zur Bestimmung der Größe der Ladungs- und Paritätsbrechung im Standardmodell. Experimentell kann Vub mittels der Präzisionsmessung von semileptonischen B-Mesonen-Zerfällen gemessen werden, entweder mittels exklusiver oder inklusiver hadronischer Endprodukte. Die experimentellen Resultate beider Methoden sind nur marginal miteinander kompatibel und ihre Differenz weist eine statistische Signifikanz von 3.4 Standardabweichungen auf. Eine mögliche Erklärung für diese Inkompatibilität könnte der Gebrauch von Modellfunktionen in den heutigen Bestimmungen von Vub sein. Diese Modellfunktionen beschreiben die funktionelle Form der b-Quark-Impulsverteilung im B-Meson. Um diese Möglichkeit auszuschließen schlägt dieser Antrag eine kohärente Strategie vor, um die Impulsverteilung von b-Quarks im B-Meson zu messen und gleichzeitig Vub zu bestimmen. Dies geschieht durch die Kombination von mehreren Observablen aus radiativen und semileptonischen B-Meson-Zerfällen gemessen mit dem Belle II-Experiment. Als Vorbereitungsarbeit und zum Entwickeln der notwendigen experimentellen Methoden wird der Datensatz des Belle-Experimentes dienen. Die direkte Bestimmung der b-Quark-Impulsverteilung im B-Meson macht das Benutzen von Modellfunktionen in den heutigen inklusiven Vub-Messungen obsolet und wird helfen, die großen Unterschiede zwischen inklusiven und exklusiven Vub-Messungen besser zu verstehen.

Nachwuchsgruppenleiter

Dr. Florian Ingo Schmidt
Institut für Angeborene Immunität
Venusberg-Campus 1
53127 Bonn

Zusammenfassung

Spezialisierte Zellen des angeborenen Immunsystems reagieren auf Infektion oder Zellschäden durch den Aufbau von Inflammasomen. Diese Signalkomplexe erlauben die Rekrutierung und autokatalytische Spaltung von Pro-caspase-1, oft unter Verwendung von hoch-organisierter Strukturen des Adaptors ASC, mikroskopisch sichtbar als ASC Foci. Caspase-1 aktiviert pro-inflammatorische Zytokine und/oder Zelltod durch Pyroptose um eine lokale Entzündung auszulösen. Dies ist essentiell um Virusinfektionen einzudämmen, muss aber streng kontrolliert werden um auto-inflammatorische Erkrankungen zu verhindern.Wir wissen wenig über die molekularen Vorgänge, die nötig sind um die involvierten Sensoren zu aktivieren, ASC Foci zu organisieren, oder Caspase-1-Aktivität zu kontrollieren. Dies liegt hauptsächlich daran, dass uns die nötigen Ansätze fehlen um Inflammasomen in ihrer nativen Umgebung zu untersuchen: Wird eine Komponente entfernt, geht oft die gesamte makromolekulare Struktur verloren. Um dies zu überwinden, schlage ich einen völlig neuartigen Ansatz vor um Inflammasomen mechanistisch zu untersuchen: Wir werden Einzeldomänen-Antikörper (VHHs) aus immunisierten Alpakas identifizieren, welche im Zytosol exprimiert Proteinfunktionen stören und Inflammasomen in ihrer nativen Umgebung visualisieren können. Um VHHs zu finden, die bestimmte Schritte der Inflammasom-Assemblierung aktivieren oder inhibieren, werden wir einen von mir etablierten neuartigen phänotypischen Screening-Ansatz verfolgen. Wie werden den exemplarischen Inflammasom-Sensor NLRP1 analysieren, um die Domänen und Konformationsänderungen aufzudecken, die für Ligandenbindung, Sensor-Oligomerisierung und die Rekrutierung von ASC notwendig sind. Um molekulare Interaktionen und den genauen Aufbau der ASC Foci zu visualisieren, werden wir VHHs als Modulatoren und wohldurchdachte Mikroskopie-Werkzeuge verwenden. Dabei werden wir herausfinden, wie ASC verschiedene Signalen integriert um Caspase-1 zu rekrutieren und zu kontrollieren. Letztendlich werden wir die erzeugten Werkzeuge anwenden, um die bisher nicht gut verstandene physiologische Aktivierung von Inflammasomen durch Viren zu untersuchen. Wir werden primäre Zellen und Zelllinien aus Mensch und Maus mit einer repräsentativen Auswahl von Viren infizieren. Virus-kodierte Biosensoren werden uns helfen systematisch zu testen, welche Zelltypen Inflammasomen assemblieren können. Dabei werden wir ergründen, welche zellulären Sensoren welche Schritte der Virusreplikation erkennen, und wie das Zusammenspiel verschiedener Zelltypen und zellulärer Faktoren die antivirale Inflammasom-Antwort bestimmt.Der vorgeschlagene Forschungsplan adressiert die übergeordnete Frage, wie Zellen des angeborenen Immunsystems eine ausgewogene Entzündungsreaktion auf zytosolische Gefahren wie Viren auslösen. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden helfen, antivirale Antworten und auto-inflammatorische Erkrankungen zu verstehen und daher Grundlagenforschung und Anwendung dienen.

Nachwuchsgruppenleiterin

Dr. Kerstin Ludwig
Institut für Humangenetik
Forschungsplattform Genomics
Venusberg-Campus 1
53127 Bonn

Zusammenfassung

Nicht-syndromale Lippen-Kiefer-Gaumenspalten (nsLKG) gehören zu den häufigsten humanen Fehlbildungen. In den letzten Jahren wurden vor allem durch genomweite Assoziationsstudien bedeutende Fortschritte bei der Identifizierung von genetischen Risikofaktoren für nsLKG gemacht. Von den bisher bekannten 16 genetischen Risiko-Loci liegt die Mehrzahl in nicht-kodierenden, intergenischen Bereichen. Obwohl dies eine regulatorische Wirkung der identifizierten Varianten nahelegt ist unser Verständnis der zugrundeliegenden molekularen Vorgänge noch immer limitiert, u.a. aufgrund der eingeschränkten Verfügbarkeit von biologischem Material. Das Ziel der vorliegenden Emmy-Noether-Arbeitsgruppe ist es, die kraniofaziale Entwicklung mithilfe des nsLKG Phänotyps besser zu verstehen. Das Projekt beinhaltet (i) die Identifizierung neuer Risiko-Loci durch Integration genomweiter genetischer und funktioneller Datensätze, sowie (ii) die Charakterisierung neuer und bekannter Risikoregionen durch Anwendung genetischer, bioinformatischer und funktioneller Methoden. Die hierfür benötigten Datensätze (Histonmodifikationen, Transkriptionsfaktor-Profile, Expressionsanalysen) werden von Kooperationspartnern in embryonalem Maus- und Humangewebe erzeugt und durch Ergebnisse internationaler Konsortien (zB. FaceBase) ergänzt. Die dadurch identifizierten kausalen regulatorischen Elemente (inkl. durch sie regulierte Kandidatengene) werden in großen Kohorten von 1.500 nsLKG-Patienten und 1.500 Kontrollen mittels eines innovativen Next-Generation-Sequencing Protokolls (molecular inversion probes) sequenziert. Die Etablierung dieser Technologie ermöglicht eine zeit- und kosteneffiziente Sequenzierung von großen Kohorten und kann auch auf die Analyse somatischer Variationen und andere Phänotypen übertragen werden. Identifizierte Varianten werden mittels Sanger-Sequenzierung bestätigt und in zusätzlichen Familienmitgliedern getestet (Segregation / de novo). Auf Kohort-Ebene werden burden-Analysen Hinweise auf signifikante Häufung seltener Varianten in Patienten, in funktionell relevanten Regionen, liefern. Diese Ergebnisse werden durch funktionelle Analysen im Zebrafisch-Modell in vivo komplettiert. Hierfür werden bestätigte regulatorische Elemente unter Tol2-vermittelter Transposition in Einzell-Stadien Embryonen eingebracht und das Fluoreszenz-Muster bis fünf Tage nach der Befruchtung analysiert. Kandidatengene werden mittels Morpholino-knockdown oder unter Einsatz der neuen CRISPR / Cas9- Technologie untersucht. Die von der Emmy-Noether-Forschungsgruppe erzielten Ergebnisse werden neue Einblicke in die der kraniofazialen Entwicklung zugrunde liegenden molekularen Mechanismen liefern. Sie tragen darüber hinaus zu einem besseren Verständnis der regulatorischen Architektur nicht-kodierender Elemente sowie deren Rolle in der embryonalen Entwicklung und in humanen Fehlbildungen bei.

Nachwuchsgruppenleiter

Prof. Dr. Andreas Schlitzer
Fachgruppe Molekulare Biomedizin
LIMES-Institut
Carl-Troll-Straße 31
53115 Bonn

Zusammenfassung

Die Population der mononukleären Phagozyten besteht aus dendritischen Zellen, Monozyten und Macrophagen. Zellpopulationen dieses Systems sind notwendig, um Immunreaktionen auszulösen, aufrechtzuerhalten und zu kontrollieren. Weiterhin sind Aufbau und Aufrechterhaltung der Immuntoleranz ihre Aufgabe. Moderne Technologien wie Einzelzell mRNA Sequenzierung, Cytometry by time of flight (CyToF), Durchflusszytometrie und der in vivo Transfer von Zellen haben uns in die Lage versetzt, Entwicklung und funktionelle Spezialisierung von dendritischen Zellen sehr genau zu verfolgen und zu ergründen. Die Population der Monozyten ist eine der größten und funktionel diversiviziertesten Zellpopulationen in der Maus und dem Menschen, jedoch sind Regulation und Mechanismen der transkriptionellen, phenotypischen und funktionalen Spezialisierung nicht ausreichend untersucht. Deshalb ist dieses Forschungsvorhaben darauf fokussiert die Mechanismen der funktionellen Spezialisierung von murinen (Ly6c+) und humanen (CD14+) Monozyten sowohl auf transkriptioneller Ebene als auch auf Ebene der Monozytenentwicklung zu verstehen. Des Weiteren soll untersucht werden, ob die funktionelle Spezialisierung von Monozyten im Knochenmark, also während deren Entwicklung, oder in der Peripherie unter Einfluss des lokalen Organumfeldes stattfindet. Darüber hinaus sollen Mechanismen und die transkriptionelle Regulation der sogenannten Trained Immunity untersucht werden um zu ergründen durch welche Faktoren dieses Phänomen in Monozyten hervorgerufen und reguliert wird. Um die geschilderten Fragestellungen zu beantworten wird dieses Forschungsvorhaben neueste Technologien wie Einzelzell mRNA Sequenzierung, CyToF und mehrfarben Durchflusszytometrie verwenden, um in Verbindung mit der funktionellen Charakterisierung von murinen und human Monozyten zum ersten mal ein umfassendes Bild der funktionellen Spezialisierung und deren transkriptioneller Regulation in Monozyten während Gesundheit und Krankheit zu erhalten.

Heinz-Maier-Leibnitz-Preis, Jun.-Prof. Vera Traub
Heinz-Maier-Leibnitz-Preis für Jun.-Prof. Vera Traub © Barbara Frommann/Uni Bonn

Heinz-Maier-Leibnitz-Preise

Der Heinz Maier-Leibnitz-Preis, benannt nach dem Physiker und ehemaligen Präsidenten der Deutschen Forschungsgemeinschaft, bedeutet für Forscher*innen einem frühen Karrierestadium Ansporn und Anerkennung für herausragende wissenschaftliche Arbeiten.

Heinz-Maier-Leibnitz-Preise der Universität Bonn

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Jun.-Prof. Dr. Vera Traub
Forschungsinstitut für diskrete Mathematik
Lennéstr. 2
53113 Bonn

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Prof. Dr. Elvira Mass
LIMES-Institut
Carl-Troll-Str. 31
53115 Bonn

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Dr. Georg Oberdieck
Mathematisches Institut
Endenicher Allee 60
53115 Bonn

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Prof. Dr. Patrik Ferrari
Institut für Angewandte Mathematik
Endenicher Allee 60
53115 Bonn

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Prof. Dr. med. Natalija Novak
Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie
Venusberg-Campus 1
53127 Bonn

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Prof. Dr. med. Christian Kubisch
Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf
Institut für Humangenetik
Martinistraße 52
20251 Hamburg

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Heisenberg-Geförderte

Das Heisenberg-Programm richtet sich an Wissenschaftler*innen, die ihre Berufbarkeit bereits erlangt haben. Das Heisenberg-Programm bietet vier Varianten: Heisenberg-Stelle, Heisenberg-Rotationsstelle, Heisenberg-Professur und Heisenberg-Stipendium.

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Heisenberg-Professor Prof. Dr. Stefan Feuser © Jutta Schubert

Heisenberg-Geförderte

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Prof. Dr. Lisa Sauermann
Institut für Angewandte Mathematik

Endenicher Allee 60
53115 Bonn

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Dr. Max Crüsemann
Institut für Pharmazeutische Biologie

Nußallee 6
53115 Bonn

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Dr. Illia Karabash
Institut für Angewandte Mathematik (IAM)
Abteilung für Funktionalanalysis

Endenicher Allee 60
53115 Bonn

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Prof. Dr. Paul Marx
Lehrstuhl für Politische Wissenschaft mit
Schwerpunkten im Bereich Politische Ökonomie

Am Hof 1
53113 Bonn

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Prof. Dr. Claudia Jacobi
Institut für Klassische und Romanische Philologie
Abteilung für Romanistik

Am Hof 1
53113 Bonn

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Prof. Dr. Stefan Feuser
Institut für Archäologie und Kulturanthropologie
Abteilung Klassische Archäologie

AVZ III, Römerstraße 164
53117 Bonn

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PD Dr. Alexander Ivanov
Mathematisches Institut
Endenicher Allee 60
53115 Bonn

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Dr. Peter Soba
Fachgruppe Molekulare Biomedizin
LIMES-Institut
Carl-Troll-Straße 31
53115 Bonn

 

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PD Dr. Andreas Schwab

Institut für Klassische und Romanische Philologie
- Abteilung für Griechische und Lateinische Philologie -
Am Hof 1 e
53113 Bonn

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Dr. Christian Meierhofer
Abteilung Neuere deutsche Literaturwissenschaft
Am Hof 1d
53113 Bonn

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PD Dr. Christian Rode
Institut für Philosophie
Am Hof 1
53113 Bonn

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PD Dr. Simone Schultz-Balluff
Institut für Germanistik, Vergleichende Literatur- und Kulturwissenschaft
Am Hof 1d
53113 Bonn

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Prof. Dr. Philipp Sasse
Institut für Physiologie I
Nussallee 11
53115 Bonn

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Prof. Dr. Sandra Blaess
Institut für Rekonstruktive Neurobiologie
Venusberg-Campus 1
53127 Bonn

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Ulrike Pag

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Katrin Hahlen

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