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18 – 19 th September 2019

First FOR2800 retreat at Schloss Buchenau

An der UMG: „Chromosomen-Instabilität: Wechselwirkungen von DNA-Replikationsstress und mitotischer Fehlfunktion“. An der Universität: „Entschlüsselung eines Gehirn-Schaltkreises: Struktur, Plastizität und Verhaltensfunktion des Pilzkörpers von Drosophila“

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat heute die Förderung von zwei Forschungsgruppen an der Universität Göttingen und der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) bekannt gegeben. Gefördert werden an der UMG die Forschungsgruppe 2800 „Chromosomen-Instabilität: Wechselwirkungen von DNA-Replikationsstress und mitotischer Fehlfunktion“ und an der Fakultät für Biologie und Psychologie der Universität Göttingen die Forschungsgruppe „Entschlüsselung eines Gehirn-Schaltkreises: Struktur, Plastizität und Verhaltensfunktion des Pilzkörpers von Drosophila“.

DIE FORSCHUNGSGRUPPEN
Chromosomen enthalten DNA, auf der die Gene codiert sind; eine Instabilität von Chromosomen verursacht deshalb zahlreiche Fehlbildungen und gilt als eine Ursache von Krankheiten wie Krebs oder neurodegenerative Erkrankungen. Die Forschungsgruppe „Chromosomale Instabilität: Funktionelle Wechselwirkungen von DNA-Replikationsstress und mitotischer Fehlfunktion“ will die molekularen Mechanismen von Chromosomenmutationen besser verstehen lernen und so neue Therapieansätze ermöglichen. (Sprecher: Prof. Dr. Holger Bastians, Universitäts­medizin Göttingen).

Wie schaffen es Gehirne, aktuelle Sinnesreize, zurückliegende Erfahrung und zukünftige Verhaltensoptionen zu integrieren? Und was tragen einzelne Nervenzellen, ihre Synapsen und neuronalen Schaltkreise dazu bei? Bisher wurden diese drei Ebenen weitgehend getrennt voneinander betrachtet. Die Forschungsgruppe „Entschlüsselung eines Gehirn-Schaltkreises: Struktur, Plasti­zität und Verhaltensfunktion des Pilzkörpers von Drosophila“ will Nervenzellen, Synapsen und neuronale Schaltkreise gemeinsam in den Blick nehmen und beispielhaft an einem Teil des Gehirns der Taufliege Drosophila erforschen. (Sprecher: Prof. Dr. André Fiala, Georg-August-Universität Göttingen)

FORSCHUNGSGRUPPE 2800 AN DER UMG
Ein Hauptkennzeichen von Krebs und von verschiedenen Alters-assoziierten Syndromerkrankungen sind fortwährende Veränderungen des Genoms, dem Erbgut der Zellen. Diese Veränderungen betreffen sowohl kleinere Abschnitte wie auch ganze Chromosome. Sie können direkt zur Weiterentwicklung von Krankheitsbildern, beispielsweise zur Metastasierung von Tumoren, beitragen. Wie kommen jedoch diese ständigen Chromosomenveränderungen, die sogenannten Chromosomen-Instabilitäten, zustande? Wie können diese möglicherweise gestoppt werden? Das sind Fragen, die bisher von Wissenschaftlern wenig verstanden worden sind. Diesen Fragestellungen widmet sich die Forschungsgruppe 2800 „Chromosomen-Instabilität: Wechselwirkungen von DNA-Replikationsstress und mitotischer Fehlfunktion“. Die beantragte Fördersumme beträgt insgesamt rund 2,4 Millionen Euro für zunächst drei Jahre.

Sprecher der Forschungsgruppe ist Prof. Dr. Holger Bastians, Leiter der Arbeitsgruppe „Zelluläre Onkologie“ am Institut für Molekulare Onkologie der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) und am Göttinger Zentrum für Molekulare Biowissenschaften (GZMB). Im Rahmen der neuen Forschungsgruppe fördert die DFG die Zusammenarbeit von drei Arbeitsgruppen aus der UMG (Prof. Dr. Holger Bastians, Prof. Dr. Matthias Dobbelstein vom Institut für Molekulare Onkologie und Prof. Dr. Bernd Wollnik vom Institut für Humangenetik) mit fünf weiteren Wissenschaftlern der Universitäten in Kaiserslautern, Koblenz, Mannheim/Heidelberg und in Mainz. Die beteiligten Arbeitsgruppen bringen dabei höchst komplementäre Forschungsansätze aus den Bereichen der Zellbiologie und der Genom- und Proteom-Analyse ein, um gezielt die gemeinsame Fragestellung nach dem Ursprung der Chromosomen-Instabilitäten zu beantworten.

Ziel der neuen Forschungsgruppe 2800 ist es zu untersuchen, inwieweit Fehler bei der Verdopplung des Genoms, der DNA-Replikation, mit Fehlern bei der DNA-Verteilung auf zwei Tochterzellen während der mitotischen Zellteilung zusammenhängen, um fortwährende Genomveränderungen zu verursachen. „Dabei setzen wir ganz gezielt auf eine Kombination von Wissenschaftlern aus der UMG mit Wissenschaftlern von anderen Universitäten. Sie alle bringen den erforderlichen wissenschaftlichen Hintergrund und die notwendigen Expertisen mit, um diese überaus wichtige und spannende Fragestellung zu beantworten“, sagt Prof. Dr. Bastians. „In unserer Forschergruppe haben wir nun die Möglichkeit, Zell- und Molekularbiologie mit Humangenetik und Proteom- und Genomforschung sehr effizient zu verbinden“.

Prof. Dr. Heyo K. Kroemer, Vorstand Forschung und Lehre an der UMG und Dekan der Medizinischen Fakultät, sagt: „Wir freuen uns sehr, dass die DFG die neue Forschungsgruppe bewilligt hat. Dies zeigt, wie die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern in Deutschland gezielt gefördert werden kann, um besonders wichtige und krankheitsrelevante Grundlagenforschung zu ermöglichen. Besonders wichtig ist für uns, dass die neue Forschungsgruppe den wissenschaftlichen Fokus der Krebsforschung an der UMG, der auf der Variabilität von Erbgut-Veränderungen, der sogenannten Genom-Dynamik, liegt, nachhaltig stärkt und mit prägen wird.“

Hintergrundinformationen zum Forschungsdesign
Zellteilung ist für das normale Wachstum und für die Erneuerung von Zellen erforderlich. Dafür ist es notwendig, dass das Erbgut der DNA in Form von Chromosomen zunächst exakt verdoppelt wird. Dies erfolgt während der sogenannten DNA-Replikation. Anschließend wird das duplizierte Erbgut während der Mitose auf zwei Tochterzellen verteilt. Der ordnungsgemäße Ablauf und die Koordination dieser beiden Prozesse gewährleistet, dass weder strukturelle noch numerische Chromosomenabweichungen auftreten. Dies sichert eine genomische Stabilität in normalen Zellen.

In Krebszellen oder in verschiedenen anderen Krankheits-assoziierten Zellen beobachtet man aber sehr häufig Fehler bei der DNA-Replikation, den sogenannten Replikationsstress. Gleichzeitig treten auch Fehler bei der Mitose auf. Das führt nachfolgend zur Erzeugung von strukturellen und numerischen Chromosomenanomalien, die sich fortwährend weiter entwickeln. Dies ist die Basis der Genom-Instabilität, die ganz entscheidend zur Weiterentwicklung der Krankheitsbilder beitragen kann. So ist vermutlich die Genom-Instabilität mit dafür verantwortlich, dass sich Tumorzellen aggressive Wachstumseigenschaften oder Metastasierungspotential aneignen können. Wie aber genomische Instabilitäten erzeugt werden und ob es funktionelle Interaktionen zwischen DNA-Replikation und Mitose gibt, die für die Erzeugung von chromosomaler Instabilität verantwortlich sind, ist bislang unklar und ist eine wichtige wissenschaftliche Fragestellung, die es zu beantworten gilt. Es ist daher von großer, wissenschaftlicher Bedeutung, die Mechanismen zu identifizieren, die zum Replikationsstress und zu mitotischen Fehlfunktionen führen, und zu verstehen, wie diese beiden Prozesse miteinander gekoppelt sind. Weiterhin ist es wichtig, zu untersuchen, welche speziellen Formen von Chromosomenanomalien speziell nach DNA-Replikationsstress und nach Mitose-Defekten entstehen und ob diese auch in den verschiedenen Krankheitssituationen zu beobachten sind. Dafür bedarf es Genom-weite DNA-Analysen und bio-mathematische Ansätze, die im Rahmen der nun bewilligten Forschergruppe 2800 ebenfalls adressiert werden sollen.

Die DFG-Forschungsgruppe und ihre beteiligten Wissenschaftler:

• Prof. Dr. Holger Bastians, Institut für Molekulare Onkologie, Universitätsmedizin Göttingen (Sprecher)
• Prof. Dr. Matthias Dobbelstein, Institut für Molekulare Onkologie, Universitätsmedizin Göttingen
• Prof. Dr. Bernd Wollnik, Institut für Humangenetik, Universitätsmedizin Göttingen
• Prof. Dr. Zuzana Storchova, Abteilung für Molekulare Genetik, Technische Universität Kaiserslautern
• Dr. Markus Räschle, Abteilung für Biotechnologie und Systembiologie, Technische Universität Kaiserslautern
• Prof. Dr. Maik Kschischo, Abteilung für Mathematik und Technik, Universität für Angewandte Wissenschaften Koblenz
• Dr. Petra Beli, Institut für Molekulare Biologie, Universität Mainz
• Dr. Johanna Flach, Abteilung für Hämatologie und Onkologie, Medizinische Fakultät Mannheim, Universität Heidelberg

FORSCHUNGSGRUPPE „ENTSCHLÜSSELUNG EINES GEHIRN-SCHALTKREISES: STRUKTUR, PLASTIZITÄT UND VERHALTENSFUNKTION DES PILZKÖRPERS VON DROSOPHILA“ AN DER UNIVERSITÄT GÖTTINGEN
Die neue Forschungsgruppe an der Fakultät für Biologie und Psychologie, Abteilung Molekulare Neurobiologie des Verhaltens, der Universität Göttingen befasst sich mit der Analyse, wie komplexe Schaltkreise aus vielen Nervenzellen Information verarbeiten und Verhalten steuern. Unter der Überschrift „Entschlüsselung eines Gehirnschaltkreises: Struktur, Plastizität und Verhaltensfunktionen des Pilzkörpers von Drosophila“ wollen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener Forschungseinrichtungen einer ganz bestimmten Struktur im Gehirn von Taufliegen widmen. „Um die Prinzipien zu verstehen, wie Nervensysteme Information aus der Umwelt kodieren, wie sie lernen und dadurch zielgerichtet das Verhalten steuern, ist es nützlich, sich auf eine gut untersuchbare Gehirnstruktur in einem geeigneten Modellorganismus zu konzentrieren“ erläutert der Sprecher der Forschungsgruppe, Prof. Dr. André Fiala, Leiter der Abteilung Molekulare Neurobiologie des Verhaltens an der Universität Göttingen.

An dem Forscherteam beteiligt sind Arbeitsgruppen der Universität zu Köln, der Freien Universität Berlin, der Technischen Universität München, dem Leibniz-Institut für Neurobiologie in Magdeburg und dem Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen in Bonn. Die Koordination liegt bei der Universität Göttingen. Die beantragte Fördersumme beträgt insgesamt rund zwei Millionen Euro für zunächst drei Jahre. Jedes Team der Forschungsgruppe bringt eigene Untersuchungsansätze mit, von hochauflösender Mikroskopie, Molekularbiologie und Verhaltensanalysen bis hin zur Computer-basierten Netzwerkanalyse. Diese kombinierte Expertise eröffnet neue Möglichkeiten, die Arbeitsweise von neuronalen Schaltkreisen zu untersuchen. Es sollen dabei zum Beispiel Fragen geklärt werden, wie sich Lernvorgänge in der Verschaltung von Nervenzellen niederschlagen, wie sich Alterungsvorgänge auf die molekulare Struktur von Synapsen auswirken oder wie komplexe Sinnesinformation kodiert wird.

WEITERE INFORMATIONEN:
Universitätsmedizin Göttingen, Georg August Universität
Institut für Molekulare Onkologie, Sektion für Zelluläre Onkologie
Prof. Dr. Holger Bastians
Grisebachstr. 8, 37077 Göttingen
Telefon: 0551 / 39-33823
holger.bastians@uni-goettingen.de

Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Biologie und Psychologie – Abteilung Molekulare Neurobiologie des Verhaltens
Prof. Dr. André Fiala
Julia-Lermontowa-Weg 3, 37077 Göttingen
Telefon (0551) 39-177920
afiala@gwdg.de
www.uni-goettingen.de/de/94792.html

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die Förderung einer Forschungsgruppe an der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) bekannt gegeben, an der auch der RheinAhrCampus der Hochschule Koblenz gemeinsam mit den Universitäten Kaiserslautern, Mannheim/Heidelberg und Mainz beteiligt ist. Die neue interdisziplinäre Forschungsgruppe will die molekularen Mechanismen von Chromosomenveränderungen besser verstehen lernen und so neue Therapieansätze zur Behandlung von Krebs und erblichen Erkrankungen ermöglichen.

Gefördert wird die Forschungsgruppe „Chromosomen-Instabilität: Wechselwirkungen von DNA-Replikationsstress und mitotischer Fehlfunktion“ in Höhe von 2,4 Millionen Euro für zunächst drei Jahre. Die Mutation von Chromosomen spielt bei der Krebsentstehung, aber auch bei der Behandlung und der Entwicklung von Resistenzen eine wichtige Rolle. Der Fachbereich Mathematik und Technik des RheinAhrCampus in Remagen war bereits im Jahr 2013 unter Leitung des Biomathematikers Prof. Dr. Maik Kschischo an einer Arbeitsgruppe beteiligt, deren Datenanalysen gezeigt haben, dass die Aggressivität von Chromosomenveränderungen mit bestimmten biologischen Prozessen zusammenhängt, dem sogenannten Replikationsstress. „Die Studie aus dem Jahr 2013 war sozusagen der Urknall für dieses Thema“, erläutert Kschischo, „nun wollen wir herausfinden, wie diese Prozesse biochemisch zusammenhängen.“

Dazu arbeitet der Forscher der Hochschule Koblenz mit den Biologinnen und Biologen der Universitätsmedizin Göttingen, der Medizinischen Fakultät Mannheim/Heidelberg sowie den rheinland-pfälzischen Kolleginnen und Kollegen der Technischen Universität Kaiserslautern und der Universität Mainz zusammen. Sprecher der Forschungsgruppe ist Prof. Dr. Holger Bastians, Leiter der Arbeitsgruppeb „Zelluläre Onkologie“ am Institut für Molekulare Onkologie der UMG. Durch die Zusammenarbeit von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern verschiedener Hochschulen in Deutschland werden höchst komplementäre Forschungsansätze und Expertisen aus den Bereichen Zellbiologie und der Genom- und Proteom-Analyse zusammengebracht. Die Biomathematiker aus Remagen übernehmen die Datenanalyse der genomischen Daten, die aus den Experimenten der Biologen hervorgehen. Damit wird eine wichtige medizinisch relevante Grundlagenforschung ermöglicht.

In nahezu allen Bereichen von Wissenschaft, Wirtschaft und Technik spielen mathematische Modelle und Computersimulationen eine immer wichtigere Rolle. In Zeiten von „Big Data“ sind Mathematikerinnen und Mathematiker gefragte Experten. „Professor Kschischo ist etwas gelungen, was an Hochschulen für Angewandte Wissenschaften leider noch immer eine Ausnahme ist“, hebt der Vizepräsident für Forschung an der Hochschule Koblenz, Prof. Dr. Dietrich Holz, die Bedeutung der Mitarbeit in der DFG-Forschungsgruppe hervor, an denen bisher ganz überwiegend Universitäten beteiligt sind. Das Forscherteam am RheinAhrCampus wird unterstützt von zwei Studierenden, Aline Göbel und Jan-Eric Bökenkamp, die mit ihren Bachelorthesen wichtige Vorarbeiten für das Projekt geleistet haben und nun im Masterstudiengang Applied Mathematics den Schwerpunkt Biomathematik studieren. Zur weiteren Unterstützung ist am Fachbereich Mathematik und Technik derzeit eine Postdoktorandenstelle über einen Zeitraum von drei Jahren ausgeschrieben.

Am RheinAhrCampus in Remagen werden die drei anwendungsbezogenen mathematischen Studiengänge Biomathematik, Wirtschaftsmathematik und Technomathematik angeboten. Studierende erhalten hier eine Mathematik-, Statistik- und Informatikausbildung. Die Studiengänge richten sich an alle Studieninteressierten, die Mathematik nicht nur in der Theorie, sondern auf reale Probleme anwenden und nach Abschluss des Studiums beste Arbeitsplatzaussichten haben möchten.