Emmy Noether-Nachwuchsgruppen der DFG

Das Emmy Noether-Programm soll hochqualifizierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die Möglichkeit geben, durch die eigenverantwortliche Leitung einer Nachwuchsgruppe verbunden mit qualifikationsspezifischen Lehraufgaben die Voraussetzungen für eine Berufung als Hochschullehrerin oder Hochschullehrer zu erlangen.

Emmy Noether-Nachwuchsgruppen am BMC

Emmy Noether-Nachwuchsgruppe
Nukleare Synthese von Acyl-CoAs bei der Reprogrammierung von Chromatin und Genaktivität
Projektleitung
Dr. Marta Russo
Einrichtung
Lehrstuhl Physiologische Chemie
Förderung
seit 2025
Webseite
Projektbeschreibung GEPRIS
Themen
Metabolismus und Genexpression, zwei grundlegende biologische Prozesse, sind eng miteinander verknüpft und wirken bei der Regulierung von Zellfunktionen und physiologischen Aktivitäten zusammen. Stoffwechselenzyme und ihre Nebenprodukte, die Metaboliten, spielen eine entscheidende Rolle bei der Veränderung der Chromatinstruktur und beeinflussen dadurch die Genexpression. Traditionell haben sich Wissenschaftler vor allem auf die Untersuchung von Stoffwechselwegen in zellulären Kompartimenten außerhalb des Zellkerns, insbesondere in Mitochondrien, konzentriert. Es gibt jedoch immer mehr Evidenz für die Aktivität von Stoffwechselenzymen innerhalb des Zellkerns, insbesondere von Enzymen, die am Acyl-Coenzym-A-Stoffwechsel beteiligt sind, der sich direkt auf Histonmodifikationen auswirkt. Kürzlich entdeckte ich die Existenz von drei metabolischen Enzymkomplexen in den Kernen von Säugetierzellen, zusätzlich zu ihrer bekannten Lokalisierung in den Mitochondrien. Es ist bezeichnend, dass diese Enzymkomplexe mit dem Mediator-Komplex interagieren, einem wichtigen Vermittler der Gentranskription durch die RNA Polymerase II. Ich konnte zeigen, dass diese Kernenzyme ihre Funktionalität und die Fähigkeit, ihre Metaboliten zu produzieren, beibehalten, wenn sie im Zellkern an Mediator gebunden sind, während sie sich auch an Mediator-Zielgenen anreichern. Folglich tragen ihre Produkte zur Histonmodifikation und zur Regulierung der Genexpression bei. Diese Entdeckung erlaubt uns eine faszinierende Hypothese aufzustellen: Stoffwechselenzyme im Zellkern regulieren die Genexpression durch die Produktion von Metaboliten. Wir glauben, dass dieser Mechanismus besonders für Zellen wie Makrophagen von Bedeutung sein könnte, also für Immunzellen, die ihre Genaktivität rasch anpassen, wenn sie Gefahrensignale erkennen. Dennoch sind wesentliche molekulare Details des Zusammenspiels zwischen nukleären Stoffwechselenzymen und der Transkriptionsmaschinerie noch unklar. Meine Ziele sind daher: 1) den Einfluss dieser Kernenzyme auf die Genregulation zu untersuchen; 2) neue Proteininteraktionen dieser Enzyme im Zellkern zu identifizieren; und 3) die Struktur dieser Enzyme und ihre Interaktionen mit dem Mediator-Komplex zu analysieren. Durch den Einsatz von fortschrittlichen ‘omics-basierten Ansätzen, “metabolite tracing“ und bildgebenden Verfahren zielt meine Forschung darauf ab, die funktionelle Dynamik und die strukturellen Merkmale dieser Interaktionen zu erhellen. Makrophagen werden als wichtiges zelluläres Modell dienen, da sie als Reaktion auf Gefahrensignale ihre Genexpression und ihren Stoffwechsel schnell umprogrammieren. Zusammengefasst zielt die Forschung darauf ab, Einblicke in das entscheidende Zusammenspiel zwischen Stoffwechsel und Transkriptionsregulierung zu geben und die Rolle der nuklearen Stoffwechselenzyme bei der Genregulierung zu ergründen.
Emmy Noether-Nachwuchsgruppe
Verständnis der molekularen Regulationsmechanismen von kombinatorischen Chromatin-Zuständen
Projektleitung
Dr. Rodrigo Villaseñor
Einrichtung
Lehrstuhl für Molekularbiologie, Biomedizinisches Centrum (BMC)
Förderung
seit 2021
Webseite
Projektbeschreibung GEPRIS
Themen
Zum Zeitpunkt des Schreibens wurden 22 Arten von Histonmodifikationen beschrieben, einschließlich Acetylierung, Citrullinierung, Methylierung, Phosphorylierung und Ubiquitinierung. Von mehr als 550 mögliche Histonmodifikationen auf acht modifizierbaren Aminosäureresten an etwa 138 Positionen auf fünf kanonischen Histonvarianten wurden bisher berichtet. Mehrere dieser Histonmodifikationen können auf demselben Nukleosom koexistieren, was zu einer immensen theoretischen Anzahl kombinatorischer Möglichkeiten führt. Bivalentes Chromatin und die damit verbundenen Histonmarkierungen sind möglicherweise das am besten beschriebene Beispiel für einen bisher bekannten kombinatorischen Chromatinzustand. Trotz jahrelanger intensiver Forschung an bivalentem Chromatin bleiben viele grundlegende Fragen offen. Wie wird bivalentes Chromatin in Stammzellen etabliert und aufrechterhalten? Wie wird bivalentes Chromatin offen gehalten und daher aktivierungsbereit? Sind die gleichen Faktoren mit bivalentem Chromatin in verschiedenen Zelltypen assoziiert? In den ersten beiden Zielen dieses Forschungsvorhabens wird meine Gruppe experimentelle und bioinformatische Ansätze kombinieren, um diese grundlegenden Fragen quantitativ und umfassend zu beantworten. Auf der experimentellen Seite wird meine Gruppe genomweite Assays mit modernen Strategien zur raschen Proteinentfernung kombinieren, um mechanistische Studien mit beispielloser zeitlicher Kontrolle unter definierten Bedingungen in Stammzellen von Mäusen durchzuführen. Im abschließenden Teil dieses Vorhabens werden wir uns auf neues Terrain wagen. Bis heute sind nur wenige Beispiele für neue kombinatorische Chromatinzustände bekannt. Diese Ergebnisse eröffnen jedoch die aufregende Möglichkeit für die Existenz von weiteren kombinatorischen Optionen in Säugetierzellen. Im dritten Ziel dieses Projektes wird mein Team einen robusten und quantitativen Chromatin-Proteomics-Ansatz verwenden, um enorme kombinatorische Möglichkeiten auf einzelnen Nukleosomen in drei verschiedenen Zelltypen zu untersuchen und neue Beispiele funktional charakterisieren. In Zukunft wird mein Team unseren Ansatz der Chromatin-Proteomik auf andere Zelltypen und Krebszellen ausweiten, um weitere kombinatorische Chromatin-Modifikationen aufzuklären.

Quelle: GEPRIS
Emmy Noether-Nachwuchsgruppe
Strukturelle und funktionelle Plastizität neuronaler Netzwerke im Hippokampus des jungen und alternden Gehirns
Projektleitung
Dr. Gregor Pilz
Einrichtung
Lehrstuhl für Zellbiologie - Anatomie III, Biomedizinisches Centrum (BMC)
Förderung
seit 2021
Webseite
Projektbeschreibung GEPRIS
Themen
Im gyrus dentatus des Hippocampus bilden neuronale Stammzellen ein Leben lang Neurone, sogenannte Körnerzellen. Im Verlauf dieser adulten Neurogenese migrieren die neu gebildeten Zellen, reifen aus und integrieren in das vorhandene Netzwerk des Hippocampus. Diese neu gebildeten Neurone spielen eine funktionelle Rolle in spezifischen Formen des Lernens. Zudem sind veränderte Raten der adulten Neurogenese mit Krankheiten des Neuropsychiatrischen Spektrums assoziiert. Um ein komplettes Bild der dynamischen adulten Neurogenese – von Teilung der Stammzelle bis zur Integration – zeichnen zu können, war es notwendig eine Technik zur kontinuierlichen Beobachtung der Stammzelle und ihrer Tochterzellen zu etablieren. Kontinuierliche 2 Photonen Mikroskopie durch ein Fenster oberhalb des Hippocampus ermöglicht eine genaue Beschreibung des Verhaltens neuronaler Stammzellen und auch die Aufnahme neuronaler Aktivität der Körnerzellen im wachen Tier. Nichtsdestotrotz bleiben wichtige Fragen, beispielsweise wie adult gebildete Neurone erfolgreich ausreifen und integrieren, oder welchen exakten Einfluss sie auf die Funktion des neuronalen Netzwerks im Hippocampus ausüben. Daher möchte ich drei entscheidende Fragen der adulten Neurogenese und der Funktion des Hippocampus bearbeiten. Ich werde mit chronischer Mikroskopie der Frage nachgehen, welche Voraussetzungen in Bezug auf Morphologie und Funktionalität für die erfolgreiche Integration junger Neurone entscheidend sind. Zudem werde ich Moleküle und physiologischen Bedingungen untersuchen welche die Integration positiv beeinflussen können. Während ihrer Ausreifung und Integration besitzen adult gebildete Neurone spezifische physiologische Eigenschaften und erfüllen spezielle Funktionen innerhalb des Netzwerks. Welche exakte Rolle adult gebildete Neurone in Informationsverarbeitung und Gedächtnisbildung des Hippocampus (DG – CA3) über den Verlauf ihrer Integration spielen ist bisher offen. Ich werde dies durch optische Aufnahme neuronaler Netzwerkaktivität bei gleichzeitiger gezielter Manipulation der Aktivität adult gebildeter Neuronen im Verhaltensexperiment untersuchen. Zu diesem Zweck wird ein Verhaltensexperiment welches spezifisch die Funktion des gyrus dentatus adressiert verwendet werden. Schwierigkeiten im Abrufen von alten, aber auch bei der Bildung von neuen Gedächtnisinhalten treten häufig im Alter auf. Gleichzeitig sinkt auch die Rate der adulten Neurogenese. Welche funktionelle Rolle die mit dem Alter abnehmenden neu gebildeten Neuronen in der Funktion des Hippocampus spielen wird ebenfalls mithilfe von in vivo Mikroskopie aufgeklärt werden. Zudem wollen wir untersuchen, ob eine Stimulation adulter Neurogenese, durch verschiedene physiologischen Interventionen, Funktionalität und Gedächtnisbildung im alternden Gehirn unterstützen oder wiederherstellen kann. Mit der Beantwortung dieser Fragen können wir ein kompletteres Bild der Rolle adulter Neurogenese in der Funktion des Hippocampus zeichnen.

Quelle: GEPRIS
Emmy Noether-Nachwuchsgruppe
Kooperation zwischen autoreaktiven B Zellen und Th17 Zellen während der Entstehung und Progression autoimmuner Entzündungsprozesse im ZNS
Projektleitung
Dr. Anneli Peters
Einrichtung
Institut für Klinische Neuroimmunologie, Biomedizinisches Centrum (BMC)
Förderung
seit 2017
Webseite
Projektbeschreibung GEPRIS
Themen
Das Ziel unseres Vorhabens ist die Erforschung des Zusammenspiels zwischen T und B Zellen in der ZNS Autoimmunität unter Beachtung der verschiedenen B-Zell-Effektorfunktionen, die bei der Pathogenese der Multiplen Sklerose eine Rolle spielen. Dazu gehört die Produktion autoreaktiver Antikörper, Präsentation von Autoantigen für T-Zellen und Produktion pro-inflammatorischer Zytokine sowohl in der Peripherie als auch im ZNS. Um diese verschiedenen Effektorfunktionen adäquat darstellen zu können, benutzen wir verschiedene Modelle der Experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE), mit deren Hilfe wir die folgenden offenen Fragen beantworten wollen: (1) Wo und wie entwickeln sich autoreaktive B-Zellen und sind die Krankheits-assoziierten Veränderungen im Repertoire pathogen? Diese Frage kann mit Hilfe des spontanen EAE Modells, der RR Maus, beantwortet werden, da sich dort Myelin-spezifische B-Zellen ausbilden und die Krankheit B-Zell abhängig ist. Wir konnten Krankheits-assoziierte Veränderungen im Myelin-spezifischen Repertoire identifizieren und können nun bestimmen, ob diese für die Entwicklung der Krankheit entscheidend sind. (2) Welche Funktion haben B- und T-Zellen in meningealen ektopischen lymphoiden Follikeln (eLFs)? Im Th17-Transfer EAE Modell, welches sich durch die Bildung zahlreicher großer eLFs in den Meningen auszeichnet, haben wir die B-Zellen in eLFs charakterisiert: Sie sind aktiviert, bereiten sich auf Keimzentrumsreaktionen vor, und bilden intensive Kontakte mit T-Zellen aus, die zur Reaktivierung pro-inflammatorischer T-Zellen führt. Durch Vergleich unseres Transkriptom-Datensets mit Datensets von MS Patienten können wir nun bestimmen, ob ähnliche B-Zellpopulationen auch in Patienten existieren und dadurch Rückschlüsse auf eLF Funktionen in der MS ziehen. (3) Welche zellulären Quellen hat das pathogene Zytokin IL-23 und gibt es auch intrinsische Effekte in T- und B-Zellen? In unserem neuen B-Zell-initiierten Transfer EAE Modell, haben wir bei B-Zellen, die IL-23p19 überexprimieren, eine verstärkte Pathogenität beobachtet. Außerdem konnten IL-23p19-defiziente T-Zellen die Krankheit nicht gut übertragen. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass IL-23p19 (zusätzlich zu der bekannten Funktion von IL-23, die Differenzierung pathogener Th17-Zellen zu fördern) auch einen intrinsischen Effekt auf die Pathogenität von T- und B-Zellen haben könnte. Wir haben daher IL-23p19fl/fl Mäuse generiert, um den Wirkungsmechanismus von IL-23p19 je nach zellulärer Quelle im Detail analysieren zu können.

Quelle: GEPRIS

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