GRK 2887: VISualization and structure in virus infectION (VISION)

Schwere, durch virale Infektionen verursachte Erkrankungen stellen eine Bedrohung für die menschliche Gesellschaft dar, entweder als akute Epidemien mit dramatischen Folgen oder als chronische Virusinfektionen bei Personen mit einer erhöhten Anfälligkeit, z. B. aufgrund eines geschwächten Immunsystems. Die Entwicklung effizienter antiviraler Interventionsstrategien kann auf zwei Schritte reduziert werden: 1) ein detailliertes Verständnis eines wesentlichen Prozesses innerhalb des viralen Lebenszyklus und 2) die Nutzung dieses Wissens zur Entwicklung antiviraler Strategien. Die virologische Grundlagenforschung hat zu einer Reihe von erfolgreichen antiviralen Interventionen geführt, und strukturbiologische und bildgebende Verfahren waren ein wichtiger Pfeiler für das Verständnis grundlegender molekularer Prinzipien. Techniken wie Fluoreszenzmikroskopie (geringe Auflösung), Elektronenmikroskopie (EM, mittlere Auflösung), Röntgenkristallographie oder Kernspinresonanz (NMR, atomare Auflösung) haben molekulare Details bis zu einer definierten Auflösung aufgeklärt. Die virologische Forschung hat aber gezeigt, dass es dringend notwendig ist, unser Verständnis auf die mechanistische Ebene auszudehnen, d. h. darauf, wie virale Proteine und Proteinkomplexe ihre Funktionen in der Wirtszelle ausüben. Um Virusinfektionen mechanistisch zu verstehen, ist eine dynamischere Analyse der viralen Proteine unerlässlich - nicht nur in isolierter Form, sondern auch im Kontext ihrer nativen Umgebung. Darüber hinaus erfordert ein solches erweitertes Verständnis einen integrativen Ansatz, d. h. die Kombination von Daten aus verschiedenen Methoden über einen breiten Auflösungsbereich. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen wurde eine Reihe zusätzlicher, komplementärer Methoden entwickelt (z. B. superauflösende Fluoreszenzmikroskopie, korrelative Licht- und Elektronenmikroskopie, Fluoreszenzmikroskopie an lebenden Zellen oder zeitaufgelöste Kristallographie). Unser Ziel ist es, eine neue Generation von Virologen in der Anwendung modernster bildgebender Methoden auszubilden und so einen integrativen Ansatz der strukturellen Virologie zu etablieren, um die Komplexität der Mechanismen und der Biologie im Verlauf von Virusinfektionen besser zu verstehen. Wichtig ist, dass die Integration dieser Techniken in die virologische Forschung eine spezielle Ausbildung sowohl in Strukturbiologie als auch in Virologie erfordert, um die oben genannten Herausforderungen erfolgreich zu bewältigen. Wir schlagen daher ein interdisziplinäres Graduiertenkolleg mit drei Hauptzielen vor: 1. Ausbildung einer neuen Generation von Wissenschaftlern für die virale Infektionsforschung an der Schnittstelle zwischen Virologie und Strukturbiologie. 2. Weiterentwicklung von integrativen Methoden, die einen weiten Auflösungsbereich in der Virologie überbrücken. 3. Anwendung dieser interdisziplinären Ansätze auf anspruchsvolle virologische Fragen, um neue antivirale Interventionsstrategien zu entwickeln.