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Die DNS in allen Zellen unseres Körpers liegt im Komplex mit basischen Proteinen, den sogenannten Histonen, vor. Diese organisieren und schützen die Erbinformation und sind darüber hinaus elementar an der Regulation aller biologischen Prozesse, die die DNS betreffen, beteiligt. Eine Vielzahl unterschiedlicher post-translationaler Histonmodifizierungen (PTHM) steuert hierzu die Verfügbarkeit der DNS. Während viele PTHMs inzwischen biologischen Vorgängen und Signaltransduktionswegen zugeordnet werden konnten, sind ihre molekularen Wirkmechanismen meist nach wie vor nicht geklärt.

Der Zellkern verfügt über keine eigene Proteinsynthese, sondern importiert alle benötigten Proteine aus dem Zytosol. Umgekehrt versorgt er das Zytosol mit Ribosomen, mRNAs und tRNAs. Sämtlicher Kern-Zytoplasma-Transport wird durch die Permeabilitätsbarriere der Kernporen kontrolliert. Diese Permeabilitätsbarriere ist ein „intelligentes“ Hydrogel mit erstaunlichen Materialeigenschaften. Es unterdrückt den Durchtritt von inerten Makromolekülen, erlaubt aber einen bis zu 20.000fach schnelleren Einstrom derselben Moleküle, wenn diese an einen passenden Kern-Transport-Rezeptor gebunden sind.

Menschliches Einfühlungsvermögen (Empathie) ist ein multidimensionales Konstrukt, das aus Elementen der Wahrnehmung und emotionalen Anteilen besteht. Obwohl systematische Untersuchungen bislang fehlen, gilt ein Mangel an Empathie als zentrales Merkmal der Autismus-Spektrumserkrankungen. Mithilfe eines neuen foto-basierten Tests konnte gezeigt werden, dass Menschen mit Autismus in ihrer kognitiven, jedoch nicht in ihrer emotionalen Empathie eingeschränkt sind.

Halbleiterchips und neuronale Systeme können direkt elektrisch gekoppelt werden. Die Forschung dazu schafft die Grundlagen für eine Anwendung solcher hybrider Prozessoren in Hirnforschung, Neuroprothetik und Informationstechnologie. Auf neuronaler Seite werden Ionenkanäle, Nervenzellen und Hirngewebe eingesetzt. Auf elektronischer Seite werden Siliziumchips mit Transistoren und Kondensatoren zur Klärung des Kopplungsmechanismus verwendet. Auf dieser Basis werden komplexe Chips mit über 30.000 Kontakten entwickelt, um neuronale Vorgänge mit höchster räumlicher Auflösung zu studieren.

Die Architektur von Viren vereint strukturelle Simplizität mit einem Maximum an Funktionalität. Dabei verbinden Viruspartikel Integrität und Stabilität mit der Fähigkeit zur effizienten Infektion beim Wirtskontakt. Details des zellulären Infektionsvorgangs waren bisher nur ansatzweise bekannt. Die Nachwuchsgruppe „Strukturelle Zellbiologie der Virusinfektion“ untersucht mittels Kryo-Elektronentomographie, wie Viren auf molekularer Ebene mit ihrer Wirtszelle kommunizieren, diese verändern und unter Nutzung verschiedenster Wirtsfaktoren und Mechanismen replizieren können.