Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Universität zu Köln erhält für die nächsten 3 Jahre und 9 Monate Fördermittel von der DFG, um die Auswirkungen von Fehlern bei der Herstellung von mRNA und Proteinen zu erforschen. Vier weitere, bereits bestehende SFBs aus den Bereichen Trockenheitsforschung, Mitochondrien, Quantenmaterialien und Materiezustände gehen in die dritte und somit letzte Phase. Zusammen genommen erhalten die bewilligten SFBs in dieser Periode Mittel in Höhe von ca. 56 Millionen Euro, wovon 44 Millionen Euro an der Universität zu Köln verbleiben. Die übrigen Mittel gehen an die Verbundpartner.

„Die Förderzusagen zeigen, wie vielfältig sich die Spitzenforschung in großen Verbünden an der Universität zu Köln gestaltet. Ich freue mich sehr, dass unsere Wissenschaftler*innen mit ihren Projekten überzeugen konnten und wünsche ihnen viel Erfolg bei ihrer Forschungsarbeit. Zudem danke ich allen Beteiligten, insbesondere den Sprechern und der Sprecherin, für ihr Engagement“, sagt Professor Dr. Joybrato Mukherjee, Rektor der Universität zu Köln.

Ab Oktober wird es an der Universität zu Köln insgesamt 16 SFBs und Transregios geben, bei denen die UzK die antragstellende Hochschule ist. Damit steht sie deutschlandweit auf Platz 1. "Das ist eindrucksvoller Ausweis der Exzellenz der Kölner Wissenschaftler*innen", sagt Rektor Mukherjee.


Alternsbedingte mRNA-Fehler besser verstehen

Der neue SFB 1678 „Systemische Konsequenzen von Fidelitätsänderungen in der mRNA- und Proteinbiosynthese“ erforscht, warum mit zunehmendem Alter mehr Fehler bei der Herstellung von mRNAs und Proteinen auftreten und wie sich diese Veränderungen auf Zellen und den gesamten Organismus auswirken.

Das Genom in unseren Zellen enthält die Baupläne für sämtliche Proteine, die alle wesentlichen Funktionen in unserem Körper ausführen. Um Proteine herzustellen, wird die Geninformation in den Zellen zunächst in mRNA abgeschrieben, woraus danach Proteine produziert werden. Obwohl die Biosynthese von mRNAs und Proteinen bereits sehr gut erforscht ist, fehlt noch ein umfassendes Bild davon, was passiert, wenn diese Prozesse nicht mehr zuverlässig funktionieren. Die Arbeiten der am SFB beteiligten Forschenden haben bereits gezeigt, dass diese verminderte Zuverlässigkeit zur Entstehung von Krankheiten und altersbedingten körperlichen Veränderungen führt. Dank neuer Technologien können die Forschenden nun die Auswirkungen von Fehlern in der mRNA- und Proteinproduktion genauer untersuchen. Das Team aus Expert*innen der Molekular- und Zellbiologie, der Systembiologie und der Bioinformatik wird molekularbiologische Methoden mit computergestützten Modellen kombinieren, um die Zusammenhänge zwischen den Prozessen zu erforschen.

Langfristig geht es darum zu verstehen, wie diese Fehler zu Krankheiten beim Menschen führen können. Mithilfe der Förderung sollen neue Therapieansätze identifiziert werden. Eine Besonderheit des SFBs ist die systematische Analyse von Wechselwirkungen zwischen verschiedenen zellulären Prozessen. „Dafür braucht es unbedingt ein interdisziplinäres Team von Wissenschaftler*innen, die sonst vielleicht nie in dieser Konstellation zusammenarbeiten würden“, sagt Sprecher Professor Dr. Andreas Beyer vom Institut für Genetik. Beyer ist zudem Arbeitsgruppenleiter am Alternsforschungs-Exzellenzcluster CECAD sowie dem Center for Molecular Medicine Cologne (CMMC).
Verbundpartner sind neben der Universität zu Köln die Universitäten Hamburg, Mainz und Göttingen, die Max-Planck-Institute für Biologie des Alterns und für Molekulare Genetik sowie die ETH Zürich.


Wie sich eine extrem trockene Erde entwickelt

Der SFB 1211 „Evolution der Erde und des Lebens unter extremer Trockenheit“, der nun in die dritte Förderperiode geht, erforscht die wechselseitigen Beziehungen zwischen biologischer Evolution und Landschaftsevolution in den trockensten Wüsten der Erde (Atacama und Namib), in denen sowohl biologische Aktivität als auch Erdoberflächenprozesse durch die Verfügbarkeit von flüssigem Wasser begrenzt sind. In den ersten beiden Förderphasen konzentrierte sich die Forschung auf die Entwicklung neuer experimenteller sowie numerischer Methoden und auf die Erforschung der Dynamik hyperarider Boden-Landschaftssysteme und der hyperariden Biosphäre. Die Forschung grenzt die Merkmale biologischer Aktivität am Wasserlimit der bewohnbaren Erde ein und beschreibt Erdoberflächenprozesse, die in der Abwesenheit von flüssigem Wasser ablaufen. Daraus definieren die Forscher*innen Schwellenwerte für die Möglichkeit biologischen Lebens sowie Kipppunkte von Erdoberflächensystemen.

Der designierte Sprecher für die dritte Förderphase, Professor Dr. Tony Reimann, sagt: „Ursprünglich gingen wir davon aus, dass es in den trockensten Gebieten der Erde kein höheres biologisches Leben gibt und somit auch kein Einfluss der Biosphäre auf die Evolution der Erdoberfläche zum Beispiel bezüglich der Bodenbildung vorhanden ist. Diese Hypothese konnten wir eindeutig widerlegen. In der dritten Förderphase wollen wir uns nun auf die bisher wenig erforschte Co-Evolution zwischen der hyperariden Biosphäre und den jeweiligen Boden-Landschaftssystemen im Kontext von Klima- und Umweltveränderungen der letzten 15 bis 20 Millionen Jahren konzentrieren.“
Sprecheruniversität ist die Universität zu Köln, Verbundpartner sind die Universitäten Frankfurt a.M., Bonn, Bochum und Heidelberg sowie die RWTH Aachen und das Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum.


Therapeutische Strategien gegen mitochondriale Erkrankungen

Der SFB 1218 „Regulation der zellulären Funktion durch Mitochondrien“ geht ebenfalls in die dritte Förderperiode. Hier stehen die „Kraftwerke der Zellen“ im Mittelpunkt. Der SFB untersucht, wie Mitochondrien mit Zellen kommunizieren und eine Anpassung ihrer Funktion an veränderte physiologische Bedingungen bewirken. Ein besseres Verständnis der funktionellen Dynamik von Mitochondrien ist eine wichtige Voraussetzung für die gezielte Erforschung verschiedener Erkrankungen, die durch Defekte der Mitochondrien verursacht werden. Auf dieser Grundlage könnten neue therapeutische Strategien entwickelt werden.

Sprecherin des SFB 1218 ist Professorin Dr. Elena Rugarli. Sie ist Wissenschaftlerin am Institut für Genetik und Arbeitsgruppenleiterin am Alternsforschungs-Exzellenzcluster CECAD und am Center for Molecular Medicine Cologne (CMMC). Sie sagt: „In den nächsten Jahren wird Köln seine Rolle als führendes Zentrum der Mitochondrienforschung festigen und die grundlegende Rolle dieser Organellen bei der Regulierung einer Vielzahl von zellulären Prozessen weiter aufdecken. Der SFB bringt eine multidisziplinäre Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zusammen, was uns ermöglicht, Fragen aus komplementären Blickwinkeln anzugehen und die Rolle der Mitochondrien in verschiedenen Kontexten zu erforschen, von der Immunantwort bis zum Krebs.“

Neben der Universität zu Köln als Sprecheruniversität sind die Max-Planck-Institute für Biologie des Alterns, für Stoffwechselforschung und für Biophysik sowie ein Projekt an der Universität Bonn beteiligt.


Neuartige Quantencomputer und energieeffiziente Elektronik

Im SFB 1238 „Kontrolle und Dynamik von Quantenmaterialien“ arbeiten Expert*innen aus der experimentellen und theoretischen Physik sowie der Kristallographie zusammen. Die Vision des SFBs ist es, neue kollektive Phänomene und neue Funktionalitäten in Quantenmaterialien zu entdecken, zu verstehen und zu kontrollieren.

Quantenmaterialien sind ein sich rasch entwickelndes und international hoch kompetitives Forschungsfeld mit einem hohen Potential, neue Phänomene und Konzepte zu entdecken. Besonders vielversprechend sind neue Materialien, die Anforderungen wie Supraleitung, Magnetismus und exotische topologische Ordnung erfüllen. Das Anwendungspotential reicht dabei von neuartigen Quantencomputern bis zu einer energieeffizienteren Elektronik. Sprecher sind Professor Dr. Achim Rosch vom Institut für Theoretische Physik und Professor Dr. Paul H. M. van Loosdrecht vom II. Physikalischen Institut. „Mit unserem Projekt können wir über dreißig neue Doktorandinnen und Doktoranden fördern. Wir sind gespannt auf überraschende neue Entdeckungen und Erkenntnisse“, sagt Professor Dr. Rosch.
Verbundpartner sind die Universität Bonn und das Forschungszentrum Jülich.

Internationale Kooperation für Quantentechnologie

Der SFB/Transregio 183 „Verschränkte Materiezustände“ erhält ebenfalls in einer dritten Förderperiode weitere Mittel. Komplexe Quantensysteme können verschränkte Zustände ausbilden, in denen sich die große Zahl der atomaren Bestandteile gegenseitig vor Störungen wie Strahlung, Rauschen oder anderen Umwelteinflüssen schützen können. Ziel des SFB/TRR 183 ist es, die fundamentalen Gesetze der Quantenmechanik zu nutzen, um Festkörpersysteme zu entwickeln, die derartige makroskopisch verschränkte Zustände in greifbarer Form materialisieren. „Unser internationaler Transregio hat in den letzten acht Jahren große Schritte von topologischen Quantenmaterialien hin zur praktischen Verarbeitung von Quanteninformationen gemacht. In der kommenden Förderperiode geht es mit Schwung weiter, indem wir die Dynamik quantenmechanischer Verschränkung erforschen – ein wichtiger Schritt hin zum Rechnen auf den Quantencomputern der Zukunft“, sagt Sprecher Professor Dr. Simon Trebst vom Institut für Theoretische Physik.

Beteiligt sind neben der Sprecheruniversität Köln die Freie Universität Berlin, die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, das Weizmann Institute of Science in Rehovot (Israel) und die Universität Kopenhagen (Dänemark).

Presse und Kommunikation:
Jan Voelkel
+49 221 470 2356
j.voelkelverw.uni-koeln.de

Weitere Informationen:
https://www.dfg.de/de/service/presse/pressemitteilungen/2024/pressemitteilung-nr-23