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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.
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).
Molekulare Bakteriologie
Krankenhauskeime sind ein großes Problem und Krankenhausinfektionen sind immer noch weitverbreitet. In vielen Fällen sind die Krankheitserreger resistent gegen Antibiotika und lassen sich nur schwer bekämpfen. Erfahren Sie hier, wie Bakterien ihre Kräfte vereinen und was die Forschung dagegen unternehmen kann. Die Gruppe Molekulare Bakteriologie hat ihren Sitz sowohl am HZI als auch am TWINCORE in Hannover.
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.
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.
RNA-Biologie bakterieller Infektionen
Ziel der Arbeitsgruppe von Jörg Vogel ist es, die gesamte funktionelle Vielfalt von nicht-kodierender RNA und deren Partnerproteinen in pathogenen Bakterien und im menschlichen Mikrobiom aufzuklären. Hierfür entwickeln wir neue RNA-Sequenzierungsmethoden auf Einzelzell-Ebene, mit deren Hilfe wir tiefere Einblicke in die RNA-Welt von Mikroorganismen erhalten und somit aufklären können, wann, wie, und warum RNA als Regulator bei Infektionsprozessen fungiert. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sollen helfen, Krankheitserreger zielgenau zu bekämpfen oder das Mikrobiom mit Präzision zu manipulieren. Unsere Projekte konzentrieren sich auf zahlreiche Bakterienarten, von Salmonella Typhimurium bis hin zu anaeroben Mikroben wie dem mit Darmkrebs in Verbindung gebrachtem Fusobacterium nucleatum. Diese Abteilung hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI).
Ökologie und Entstehung von Zoonosen
Zoonosen, d. h. zwischen Tieren und Menschen übertragbare Krankheiten, bedrohen sowohl die menschliche Gesundheit als auch Haus- und Wildtiere. Verstärkt durch Klimawandel, Globalisierung und zunehmendes Eindringen des Menschen in tierische Lebensräume werden Mensch-Tier-Kontakte immer häufiger; das Risiko des Auftretens von Zoonosen – und damit auch von Pandemien – steigt. Unsere Forschung zielt darauf ab, das Auftreten und die Ökologie solcher Zoonosen zu verstehen, d. h. wie Krankheitserreger zwischen Populationen, Landschaften und Ökosystemen übertragen werden. Dabei beziehen wir den biotischen und abiotischen Kontext der Krankheitsübertragung mit ein und tragen so zu besserer Pandemic Preparedness und Prävention bei. Diese Abteilung hat ihren Sitz am Helmholtz-Institut für One Health (HIOH) .
Nanoinfektionsbiologie
Viren schaffen es trotz ihrer einfachen Struktur und geringen Größe sehr effizient in Wirtszellen einzudringen, diese zu infizieren und zu verändern. Die entscheidenden Prozesse involvieren hierbei die Interaktion nur weniger viraler und zellulärer Proteine. Jedoch ist der Kontakt entscheidend für den Ausgang der Infektion und die zelleigene Immunantwort. Wir studieren genau diese Prozesse, um zu verstehen, welche zellulären Prozesse durch die Virus-Zell Interaktion aktiviert werden und wie die Anwesenheit der Viren auf zellulärer Ebene interpretiert wird. Auf der Größenordnung einzelner Viren sind diese Prozesse, ihre Dynamik und strukturelle Voraussetzungen weitgehend unverstanden. Wir nutzen daher moderne Mikroskopieverfahren, die es erlauben, virale und zelluläre Nanostrukturen während der Infektion zu visualisieren.
Molekulare Zellbiologie
Das Zytoskelett ist im Körper für die mechanische Stabilisierung der Zelle und ihre äußere Form, für aktive Bewegungen der Zelle als Ganzes, sowie für Bewegungen und Transporte innerhalb der Zelle verantwortlich. Die Arbeitsgruppe "Molekulare Zellbiologie" beschäftigt sich mit einem bestimmten Teil des Zytoskeletts: dem Aktinzytoskelett. Dieses spielt sowohl bei der effektiven Immunantwort als auch als Angriffspunkt für Pathogene eine Rolle. Die molekularen Mechanismen zu verstehen, die den Auf- und Umbau der Aktinstrukturen steuern ist eines der Ziele von Klemens Rottner und seinem Team.
