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Genom-Architektur und Evolution von RNA-Viren
RNA-Viren stellen eine ernsthafte Bedrohung für die Gesundheit des Menschen dar und sind für Millionen von Todesfällen jedes Jahr verantwortlich. Das RNA-Genom steuert die Replikation dieser Viren und kodiert für eine Vielzahl von viralen Proteinen, die für die erfolgreiche Infektion einer Wirtszelle essentiell sind. Klassischerweise konzentriert sich die Infektionsforschung darauf, die beteiligten Virusproteine in ihrer Funktion zu hemmen und dadurch deren Replikation zu unterbinden. Inzwischen weiß man jedoch, dass das RNA-Genom nicht nur als passiver Informationsträger für virale Proteine fungiert, sondern durch die Tätigkeit von nicht-kodieren RNAs aktiven Einfluss auf die Replikation nimmt. Wir untersuchen die Struktur und Funktion von viralen nicht-kodierenden RNAs, mit dem Ziel unsere neu gewonnenen Erkenntnisse für die Entwicklung von zukunftsweisenden RNA-basierten Therapieansätzen einzusetzen. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
Integrative Informatik der Infektionsbiologie
Mit Hilfe moderner Hochdurchsatz-Technologien können in der Infektionsforschung heute tausende Genloci in einem experimentellen Ansatz simultan betrachtet werden. Dadurch lassen sich gleichzeitig Aussagen über Transkription, Translation, regulatorische Interaktionen und Fitness-Effekte treffen. Der nächste Schritt zur Weiterentwicklung unseres Verständnisses von Krankheitserregern muss nun darin bestehen, von hypothesenfreien Screenings über die Integration vielfältiger Daten aus solchen Screening-Assays zur Etablierung tragfähiger Hypothesen zu gelangen. Zu diesem Zweck entwickeln wir neue computergestützte, statistische Ansätze und Visualisierungs-Verfahren für die Interpretation komplexer post-genomischer Daten. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
Mikrobielle Proteomik
Ein Genom enthält die gesamte Information für den Bauplan eines Organismus. Das kann beispielsweise ein Bakterium sein. Eine der zentralen Fragen in der funktionellen Genomforschung ist: Wie werden diese Baupläne umgesetzt, so dass aus vergleichsweise einfachen, molekularen Codes ein Mikroorganismus entsteht, der uns unter Umständen sogar krank machen kann? Welche Mechanismen stecken dahinter und unter welchen Bedingungen sind diese aktiv?
Mikrobielle Interaktionen und Prozesse
Mikroorganismen leben in ihren natürlichen Lebensräumen in komplexen Gemeinschaften und auch der menschliche Körper ist ein solcher Lebensraum. Wir sind von Bakterien in solcher Menge besiedelt, dass sie die Zahl der menschlichen Zellen weit übersteigt. Diese wirtsassoziierten Mikroorganismen können unsere Gesundheit fördern – oder ein Reservoir für Krankheitserreger sein.
Einzelzellanalyse
Pathogene Bakterien können in ihrem Wirt zeitlebens verharren und trotz durchgehender Kontrolle durch das Immunsystem zu wiederkehrenden Infektionen führen. Die Mechanismen, wie sich ein Teil der Krankheitserreger der Kontrolle des Immunsystems entziehen und im Wirt ausbreiten kann, sind weitestgehend unverstanden. Unsere Arbeitsgruppe entwickelt hierfür Verfahren zur Transkriptom-Analyse von Einzelzellen, um den Mikrolebensraum einzelner Krankheitserreger besser verstehen und die funktionellen Auswirkungen auf den Verlauf von Infektionen analysieren zu können. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
Chemische Biologie
Auf der Suche nach neuen Therapien gegen Krankheitserreger, fokussieren sich Wissenschaftler hauptsächlich auf chemische Wirkstoffe. Die drei Ziele, die wir am HZI in der Abteilung der Chemischen Biologie (CBIO) verfolgen, sind: Neue Wirkstoffe zu entdecken, deren Funktionsweisen aufzuklären und ihre Eigenschaften zu optimieren.
Biologische Barrieren und Wirkstofftransport
Wer die kaum zu überblickende Flut von Medikamenten in den Apotheken betrachtet, dem fällt es schwer, an einen Medikamentenmangel zu glauben. Doch nach wie vor können viele Infektionskrankheiten oder auch Krebs nur unzureichend behandelt werden. Bei der medikamentösen Behandlung ist es besonders wichtig, dass der Wirkstoff im Körper auch an den richtigen Ort gelangt. Lesen Sie hier, wie die Abteilung „Biologische Barrieren und Wirkstofftransport“ mit Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) an der korrekten Verteilung neuer Arzneimittel im Körper forscht.
Antiinfectiva aus Microbiota
Die Abteilung von Prof. Christine Beemelmanns fokussiert sich auf die Identifizierung und funktionelle Analyse von neuartigen anti-infektiven Naturstoffen aus mikrobiellen Gemeinschaften. Ko-kultivierungsstudien sowie Zell-basierte Assays in Kombination mit chemisch-analytischen und molekularbiologische Methoden werden zur Evaluierung neuer mikrobieller Naturstoff-Produzenten verwendet. Zur Strukturaufklärung der sekretierten Naturstoffe wendet die Gruppe etablierte und innovative metabolomische, aktivitäts- als auch Genom-geleitete Methoden an. Basierend auf den isolierten neuartigen Naturstoffen erfolgt die funktionale Analyse und Evaluierung ihres Wirkspektrums. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) .
Synthetische Biologie von mikrobiellen Naturstoffen
Die Bozhüyük-Gruppe konzentriert sich auf bakterielle Naturstoffe mit einzigartigen Strukturen und bioaktiven Eigenschaften. Die Gruppe untersucht modulare und multifunktionale Megaenzyme wie Polyketidsynthasen (PKSs) und nicht-ribosomale Peptidsynthetasen (NRPSs), die viele wichtige klinische Wirkstoffe produzieren - jedoch besonders wertvoll sind, um neue Antiinfektiva zu entwickeln. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) .
Strukturelle Infektionsbiologie
Die moderne infektionsbiologische Forschung versucht, die Wechselwirkungen zwischen Wirt und Pathogen zu verstehen und gezielt zu manipulieren. Die damit verbundenen Untersuchungen haben interdisziplinären Charakter und verbinden Forschungsfelder wie die Zellbiologie mit der Mikrobiologie. In der Strukturellen Infektionsbiologie werden darüber hinaus verschiedenste biophysikalische Methoden angewendet, die es uns erlauben, den Infektionsprozess oder Teilaspekte davon bei hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu untersuchen. Diese Abteilung hat ihren Sitz im Center for Structural Systems Biology (CSSB) am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg.
