ERC Advanced Grants für zwei Forschende der JGU

(openPR) Edward Lemke und Andreas Walther erhalten Förderung in Millionenhöhe von der EU

Zwei Forschende der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council, ERC) die Zusage für jeweils einen ERC Advanced Grant erhalten und können nun mit Förderung in Millionenhöhe für fünf Jahre rechnen. Wie der ERC heute bekannt gegeben hat, werden die folgenden beiden Forschenden der JGU gefördert: Prof. Dr. Edward Lemke, Professor für Synthetische Biophysik der JGU und Adjunct Director des Instituts für Molekulare Biologie (IMB), mit rund 3 Millionen Euro, und Prof. Dr. Andreas Walther, Professor für Makromolekulare Materialien und Systeme der JGU und Max Planck Research Fellow am Max-Planck-Institut für Polymerforschung, mit rund 2,6 Millionen Euro. Der Advanced Grant ist eine der höchstdotierten Fördermaßnahmen des ERC. Er richtet sich an etablierte Spitzenforschende mit einer herausragenden wissenschaftlichen Leistungsbilanz, die neue Forschungsgebiete erschließen möchten. Edward Lemke hatte bereits im Jahr 2019 einen ERC Advanced Grant erhalten und im Jahr 2015 einen ERC Consolidator Grant, der ähnlich hoch dotiert ist. Andreas Walther hatte im Jahr 2020 einen ERC Consolidator Grant erhalten und im Jahr 2015 einen ERC Starting Grant, die Förderung des ERC für exzellente Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler am Beginn einer unabhängigen Karriere.

„Wir freuen uns sehr über den Erfolg von Edward Lemke und Andreas Walther und gratulieren ihnen herzlich“, sagt der Vizepräsident für Forschung und wissenschaftliche Karrierewege der JGU, Prof. Dr. Stefan Müller-Stach. „Die Förderung durch die Advanced Grants des ERC ist ein deutlicher Beleg für die Forschungsstärke dieser beiden Wissenschaftler sowie unserer Universität insgesamt und schärft unser Forschungsprofil weiter. Durch sie festigen wir unsere Position als Standort interdisziplinärer, visionärer und international herausragender Forschung.“

„Die Einwerbung von zwei ERC Advanced Grants – einer der angesehensten und wettbewerbsintensivsten Forschungsförderungen weltweit – ist ein herausragender Erfolg“, gratuliert Clemens Hoch, Minister für Wissenschaft, Weiterbildung und Gesundheit des Landes Rheinland-Pfalz den beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der JGU. „Die Förderbewilligung zeigt eindrucksvoll, welches Potenzial in unserer Forschungslandschaft steckt – denn interdisziplinäre Vorhaben wie MShapeM und ProtoEco schaffen nicht nur neues Wissen, sondern haben im hochkompetitiven Wettbewerb auch mit innovativen Forschungsansätzen überzeugt. Damit tragen sie dazu bei, die internationale Sichtbarkeit unseres Landes im Bereich der Wissenschaft weiter zu stärken.“

Die Projekte im Einzelnen:

Edward Lemke: Molecular Shape Microscopy (MShapeM)

Zu verstehen, wie Proteine in lebenden Zellen funktionieren, gehört zu den großen Herausforderungen der Biologie. Fluoreszenztechnologien sind mit Untersuchungen an lebenden Zellen vereinbar, doch die Untersuchung von Proteinstrukturen im einstelligen Nanometerbereich schränkt die zeitliche Auflösung stark ein, typischerweise auf das Niveau von Experimenten an fixierten Zellen. Da die meisten Proteine zudem komplexe Mehrdomänen-Maschinen sind, reicht es für ein wirkliches Verständnis ihrer biologischen Funktion nicht aus, nur ihre Position abzubilden; sondern es muss ihre tatsächliche Konformation visualisiert werden, also ihre 3D-Struktur und Dynamik sowie die Art und Weise, wie sich ihre Form während ihrer molekularen Aktivität verändert.

Das Projekt „Molecular Shape Microscopy“ (MShapeM) ist darauf ausgelegt, Protein-Konformationsdynamiken in lebenden Zellen in Echtzeit und mit Nanometerauflösung abzubilden. MShapeM beschränkt sich nicht auf eine einzelne Technologie, sondern integriert synergistische Fortschritte in drei hochmodernen Bereichen: (1) Protein- und RNA-Bioengineering unter Einsatz von RNA-Editing, um Codons so umzuprogrammieren, dass kleine fluoreszierende Farbstoffe mit Aminosäurepräzision in endogene Proteine eingebaut werden; (2) innovative Farbstoffchemie zur Entwicklung dual-fluorogener Farbstoffe für Live-Cell-Imaging mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis; (3) fortgeschrittene Super-Resolution-Mikroskopie, um stabil emittierende Farbstoffe kontinuierlich mit sehr hoher zeitlicher und nanometergenauer räumlicher Auflösung zu verfolgen. Zu den Benchmark-Anwendungen gehört die Untersuchung hochdynamischer großer Proteine, für die Konformationsdynamiken entscheidend, aber bislang kaum verstanden und mit keiner anderen Technologie zugänglich sind. Durch die Aufnahme von „molekularen Actionfilmen“ arbeitender Proteine soll MShapeM die Grenzen zwischen Struktur- und Lebendzellbildgebung aufheben und eine beispiellose visuelle Schärfe der Proteinfunktion in ihrer nativen Umgebung ermöglichen.

Andreas Walther: Protoecologies between Artificial Cells and Mammalian Cells (ProtoEco)

Kann künstliches Material eines Tages mit natürlichen Zellen zusammenleben – und dabei fast so etwas wie eine kleine Ökologie bilden? Dieser Frage geht Andreas Walther mit dem Projekt ProtoEco (Protoecologies between Artificial Cells and Mammalian Cells) nach. Ziel ist es, künstliche Zellen nicht länger nur als isolierte Mini-Systeme zu betrachten, sondern sie so zu entwickeln, dass sie mit natürlichen Zellen in Austausch treten, diese beeinflussen und von ihnen beeinflusst werden. Damit rückt das Projekt eine Vision in den Mittelpunkt, die weit über klassische Biomaterialien hinausgeht: nämlich biohybride Gemeinschaften, in denen künstliche und lebende Zellen Stoffe, Energie und Signale austauschen.

Im Zentrum stehen sogenannte Protoökologien – künstlich aufgebaute Mikrogemeinschaften aus künstlichen Zellen und natürlichen Zellen. Sie sollen nicht nur nebeneinander existieren, sondern miteinander kommunizieren, sich gegenseitig unterstützen und gemeinsam neue Eigenschaften hervorbringen. Dafür entwickelt das Team verschiedene Arten künstlicher Zellen, die in geordneten 2D- und 3D-Strukturen mit lebenden Säugerzellen zusammengebracht werden, um zu verstehen, wie stabile Wechselwirkungen und adaptive Prozesse entstehen. Besonders spannend ist das für Anwendungen in der Tumormikroumgebung, in der das Projekt neue Wege für lokal adaptive, selbstregulierende Therapiekonzepte eröffnen könnte. Anstelle passiver Wirkstofffreisetzung arbeitet ProtoEco an Systemen, die ihre Umgebung erfassen, Entscheidungen treffen und darauf abgestimmt reagieren. Damit verbindet das Projekt grundlegende Fragen der Chemie und synthetischen Biologie mit einer weitreichenden technologischen Perspektive. Es will nicht nur besser verstehen, wie lebensähnliches Verhalten aus chemisch entworfenen Systemen entstehen kann, sondern auch Grundlagen für intelligente Biomaterialien, Gewebezüchtung, adaptive Immuntherapien und langfristig sogar programmierbare Probiotika legen. ProtoEco verschiebt damit den Blick auf künstliche Zellen: weg von der bloßen Nachahmung einzelner Zellfunktionen – hin zu einer neuen Klasse kooperativer, adaptiver und kommunizierender künstlich-lebendiger Systeme.

wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Edward Lemke
Synthetische Biophysik
Fachbereich Biologie
und Department Chemie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
Tel.: 06131 39-36117
E-Mail:
https://lemkelab.com/

Prof. Dr. Andreas Walther
Makromolekulare Materialien und Systeme
Department Chemie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
Tel.: 06131 39-23005
E-Mail:
https://www.walther-group.com/