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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).
Experimentelle Virologie
Viren sind winzige Vehikel, die biologische Informationen transportieren, um die Funktionen von menschlichen, tierischen oder pflanzlichen Zellen zu verändern, damit sie sich vermehren können. Sogenannte "umhüllte" Viren bestehen aus nur einer Schicht von Proteinen, sind mit genetischem Material gefüllt und von einer dünnen Hülle aus Lipiden umgeben, in die virale Proteine eingebettet sind. Obwohl Viren winzig und einfach gebaut sind, können virale Krankheitserreger wie das Hepatitis-C-Virus (HCV), das Respiratorische Synzytial-Virus (RSV) und SARS-CoV-2 die Gesundheit von Millionen von Menschen bedrohen. Die Forscher:innen am Institut für Experimentelle Virologie konzentrieren sich auf Grundlagenforschung und translationale Forschung von RNA-Viren. Unsere Forschungsgruppen kombinieren das Fachwissen molekularer und zellbiologischer Ansätze mit computergestützten Methoden, um die viralen Replikationsmechanismen aufzuklären und neue therapeutische und präventive Strategien zu entwickeln.
Biostatistik
Hochdurchsatz-Technologien liefern zwar schnell viele Daten, aber diese Flut hat auch Schattenseiten: Große Mengen biologischer und medizinischer Daten müssen erst zu Ergebnissen verarbeitet werden – mit statistischen Methoden und Modellen zur Analyse. Dabei sollen neue Konzepte aus der robusten, computergestützten Statistik und Visualisierungstechniken den Wissenschaftlern helfen, ihre Daten zu verarbeiten, besser zu verstehen und Hypothesen zu generieren und zu bestätigen. Die Projektgruppe „Biostatistik“ gehört zur Arbeitsgruppe „Zelluläre Proteomforschung“ von Lothar Jänsch.
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 Naturstoffe
Gegen viele Krankheiten haben wir auch heute noch keine wirksamen Medikamente. Die Suche nach neuen Wirkstoffen ist jedoch sehr aufwändig. Hilfe bei diesen Problemen kommt aus der Erde: Im Boden lebende Myxobakterien stellen eine Vielzahl natürlicher Wirkstoffe her. Erfahren Sie hier, wie die pharmazeutische Forschung nach Naturstoffen mit biologischer Aktivität sucht. Diese Abteilung hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) .
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.
Modellsysteme für Infektion und Immunität
In der Infektionsforschung haben Experimente mit Zellen – und in späteren Forschungsstadien mit Mäusen – einen besonderen Stellenwert. Nur an ihnen können Wissenschaftler Vorgänge im lebenden System erforschen. Dafür benötigen sie spezielle Modellsysteme, die genau auf die wissenschaftliche Fragestellung zugeschnitten sind: Zelllinien und Mäuse mit veränderten Genen für die Erforschung von Infektionskrankheiten.
Human-Microbe Systems Bioinformatics
Im menschlichen Körper gibt es wesentlich weniger menschliche Zellen als Mikroben. Letztere stehen sowohl mit dem Wirt als auch untereinander in ständiger Wechselwirkung und können die Gesundheit und das Wohlbefinden des Einzelnen stark beeinflussen. In unserer Gruppe entwickeln wir hochmoderne Bioinformatik-Software und wenden sie an, um die Zusammenhänge zwischen Mensch und Mikroben genauer zu untersuchen und Naturstoffe zu entdecken, die an der Kommunikation zwischen den beiden Welten beteiligt sind. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) .
Genome Mining für Sekundärstoffe
Die weltweite, unsachgemäße Anwendung von Antibiotika führt zu einer wachsenden Bedrohung durch die Entwicklung resistenter Keime. Dementsprechend werden neue antimikrobielle Wirkstoffe dringend benötigt. Eine der vielversprechendsten Quellen für die Entdeckung naturstoffbasierter Wirkstoffe sind Mikroorganismen. Die Entwicklung neuartiger Methoden im Bereich genome mining erlaubt es das Potential bislang ungenutzter Biosynthesewege zu erkennen und für die Produktion neuer Wirkstoffe zu nutzen. Diese sollen anschließend zu Antibiotika weiterentwickelt werden, welche es erlauben multiresistente Keime zu bekämpfen. Diese Gruppe hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) .
