Preisregen für Jungforscher_innen am IST Austria

Die Post-Doktoranden am Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) sind so unterschiedlich wie die Fragen, die sie in ihren Arbeiten verfolgen, die Ansätze, die sie verwenden und die Länder, aus denen sie kommen. Aber eine Sache, die sie alle teilen, ist, dass sie bereits vor ihrer Zeit am IST Austria exzellente Forschungsarbeit geleistet haben. Das wird mit Preisen bewiesen, die Post-Doktoranden am IST Austria vor kurzem für ihre Dissertationen und deren Veröffentlichungen bekommen haben.

Mechanik von Zellkontakten: Mateusz Sikora hat für sein PhD Diplom einen Preis vom Physikinstitut der Polnischen Akademie der Wissenschaften sowie ein Langzeitstipendium der European Molecular Biology Organization (EMBO) erhalten. Damit wird seine Forschung der nächsten zwei Jahre als Post-Doktorand im Labor von Prof. Carl-Philipp Heisenberg am IST Austria unterstützt. Sikoras Doktorarbeit in theoretischer Physik handelt von Modellen zur Entfaltung und Dehnung von Proteinen. Seit Beginn seiner Arbeit im Frühling im Labor von Carl-Philipp Heisenbergs Entwicklungsbiologie-Gruppe kombiniert er seinen theoretischen Hintergrund mit experimentellen Techniken, um Fragen über die Mechanik bei Verbindungen zwischen Zellen zu verstehen. Sikora wird mit Hilfe von Experimenten ein Modell der Kontakte zwischen den Zellen entwickeln und dieses Model verwenden, um das Verhalten solcher Kontakte von Zelle zu Zelle vorherzusagen. In einer Rückkoppelungsschleife werden seine experimentellen Ergebnisse benutzt, um sein Model zu verfeinern, womit die Kontakte von Zelle zu Zelle in ihrem ganzen Umfang – vom einzelnen Protein über Zellen bis hin zu einem ganzen Embryo – erklärt werden sollen.

Evolutionäre Stillstände: Marjon de Vos veröffentlichte ihr Projekt über evolutionäre Dynamik, das sie während ihrer Dissertationsarbeit am FOM Institute AMOLF in Amsterdam abgeschlossen hatte, im Juni dieses Jahres in PloS Genetics. Die Jungforscherin verwendete das Bakterium Escherichia coli um genetische Stillstände in der Evolution zu studieren. Bei natürlicher Selektion entwickelt ein Organismus Eigenschaften, die ihm Vorteile bringen. Wenn trotzdem ein Schritt in der Evolution Richtung Vorteil eigentlich von Nachteil ist, kommt die Evolution dieses Organismus zum Stillstand. De Vos untersucht wie molekulare Signale helfen können, einen derartigen Stillstand zu überwinden, indem man ein Mittel hinzufügt, das die Funktion der bakteriellen Lac-Repressoren ändert. Bei einem Vergleich von Mutationen von E. Coli Bakterien, wird deutlich, dass die Entstehung dieser Mutationen von der Präsenz des Mittels abhängig ist. Die Forschung von de Vos beweist, dass die äußeren Einschränkungen jene Entwicklungspfade kontrolliert, die die Evolution nehmen kann.

Als Postdoktorandin in der Gruppe von Prof. Tobias Bollenbach wendet de Vos das Konzept von Beschränkungen und Optimalität auf ökologische Systeme an, indem sie die Interaktionen zwischen Bakterien studiert. Die beiden Modellsysteme, die sie verwendet, sind Darmbakterien von Kleinkindern und Bakterien, die in Harnwegsinfektionen gefunden wurden. In beiden Systemen bilden die Bakterien komplexe Gemeinschaften. Diese Bakterien beeinflussen sich stark gegenseitig, ihre Wachstumsrate und sogar ihr Überleben in der Gegenwart von Antibiotika. De Vos wird diese biotischen Interaktionen erforschen, um besser zu verstehen, wie solche ökologischen Einflüsse bakterielles Überleben beeinflussen.

Proteinfossile ausgraben: In seiner Doktorarbeit entwickelte Alvaro Ingles Prieta eine Methode, die fossile Proteinstrukturen „ausgräbt“ und aufdeckt, wie sich diese entwickelt haben. Seine Arbeit wurde am 8. August in Structure veröffentlicht. Die physikalische Struktur von Proteinen ist wichtig für ihre Funktion und variiert stark von Bakterium zu Bakterium. Allerdings ist noch sehr wenig darüber bekannt, wie sich diese Strukturen entwickeln. Bis jetzt wurden nur die Strukturen von Proteinen in ihrer heutigen Form miteinander verglichen, um Einblicke in deren Evolution zu gewinnen. Dieser Ansatz ähnelt dem, nur lebende Vögel miteinander zu vergleichen, um die Vogelevolution zu verstehen, anstatt sich die Fossilien anzusehen. Alvaro und seine Kollegen rekonstruierten die einfache Aminosäuresequenz von sogenannten Thioredoxin-Proteinen von Bakterien aus dem Präkambrium, und zwar Archeea und Eukaryoten, die vor vier Milliarden Jahren existiert haben. Dann reproduzierten sie diese Proteine im Labor und analysierten mit Röntgenstrahlen ihre Kristallstruktur. Indem sie ihre selbst gebauten „molekularen Fossilien“ untersuchten, fanden die Forscher heraus, dass die Struktur der heutigen Thioredoxine jener alter Thioredoxine bemerkenswert ähnlich ist. Dies deutet darauf hin, dass Proteinstrukturen über lange Zeiträume konstant bleiben und sich in kurzen Schüben verändern und damit weiterentwickeln. Alvaro ist ein Postdoktorand im Labor von Prof. Harald Janovjak, wo er Optogenetik verwendet, um die Signalkaskade aus einer Protein-Familie, genannt FDFR1-Rezeptoren, die in einigen Formen von Krebs überaktiviert sind, zu studieren.

Kontrollierte Gene: Anna Staron erhielt einen von drei Doktoratspreisen der deutschen Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Im Lauf ihrer Doktorarbeit studierte Staron bakterielle Sigmafaktoren, die die Aktivität von Genen reguliert. Starin konzentriert sich auf eine Untergruppe, die Sigmafaktoren mit extrazytoplasmatischer Funktion (ECF), die nur als Antwort auf einen Reiz in der Lage sind, Gene zu regulieren. Fehlt der Impuls, werden ECF Sigmafaktoren durch sogenannte Antisigma Faktoren von Aktivität abgehalten. Staron verwendet Genomanalyse, um die Kontrollmechanismen zu klassifizieren und zu analysieren, wie Antisigma-Faktoren ihre Kontrolle ausüben. Staron ist nun eine Post-Doktorandin in der Gruppe von Prof. Calin Guet, wo sie die Transkription von DNA in mRNA anhand von Bakterien studiert, insbesondere wie der Abschluss der Transkription kontrolliert wird. Staron untersucht im Detail sich auf transkriptionales Ablesen von Information in Bakterien. Dieser Vorgang tritt auf, wenn die Transkription am Ende eines Gens nicht beendet wird. Folglich werden zwei benachbarte Gene in ein einziges RNA Molekül transkribiert. Staron erforscht, wie das transkriptionale Ablesen die Genregulation beeinflusst.