Zwei Forschungsprojekte an der TU Darmstadt werden vom Europäischen Forschungsrat (ERC) künftig als exzellente und innovative Grundlagen- und Pionierforschung mit ERC Starting Grants gefördert. Insgesamt fließen rund drei Millionen Euro an zwei Early Career Researchers.

Für die aktuelle Förderrunde wählte der Europäische Forschungsrat Professor Dominik Niopek (Fachbereich Biologie) und sein Projekt „DaVinci-Switches“ aus, das mit rund 1,6 Millionen Euro gefördert wird. Professor Timo Richarz (Fachbereich Mathematik) bekommt für sein Forschungsprojekt „MotLang – Motives and the Langlands program“ rund 1,5 Millionen Euro. Beide Projekte haben eine Laufzeit von jeweils fünf Jahren.
Die ERC Starting Grants werden vom Europäischen Forschungsrat an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus allen Disziplinen bis zu sieben Jahre nach der Promotion vergeben. Damit fördert die Europäische Union herausragende Forschung und zugleich den wissenschaftlichen Nachwuchs: Der Starting Grant richtet sich an Forschende, die bereits exzellente Arbeiten vorweisen können und nun am Beginn ihrer Karriere eigenständige Forschung ausbauen oder eine eigene Arbeitsgruppe aufbauen möchten. In der aktuellen Runde wurden 397 Grants vergeben, 4066 Anträge waren eingereicht worden.

Projekt „DaVinci-Switches“
Professor Dominik Niopek arbeitet in seinem Projekt „DaVinci-Switches“ (Designing Allosteric Protein Switches by In Vivo Directed Evolution and Computational Inference) an einem Verfahren, mit dem sich schaltbare Proteine zielgerichtet sowie zeit- und kostensparend entwickeln lassen.
Proteine sind molekulare Maschinen, die in Zellen vielfältige Aufgaben übernehmen. Sie sind beispielsweise für die Bewegung von Zellen, ihr Wachstum oder für die Energiegewinnung von zentraler Bedeutung. Mit Stimuli wie Licht oder Medikamenten lässt sich die Aktivität von schaltbaren Proteinen inlebenden Zellen und Organismen von außen beeinflussen und dadurch das Zellverhalten steuern. Dies birgt enormes Anwendungspotential für die Grundlagenforschung, Biotechnologie und Medizin. Allerdings ist es bislang oftmals schwierig und aufwendig, die Aktivität eines bestimmten Proteins gezielt zu beeinflussen. Die Entwicklung von „Protein-Schaltern“ geschieht meist über „Trial-and-error“, also langwieriges Ausprobieren verschiedener Protein-Schalter-Konfigurationen im Labor, wobei die resultierenden Protein-Schalter nicht immer wie gewünscht funktionieren.
Die Vision des ERC-Projekts „DaVinci-Switches“ ist es, grundlegende Computermodelle und komplementäre Labormethoden für das Design von Protein-Schaltern zu entwickeln. Dazu wird das Team um Niopek Methoden der gerichteten Evolution im Labor mit Hochdurchsatzanalysen und Verfahren der künstlichen Intelligenz kombinieren. Die so entwickelten Protein-Schalter sollen dann unter anderem dazu verwendet werden, durch gezielte Steuerung der Zellteilung und Zellidentität geschädigtes Gewebe zu ersetzen und damit neue Optionen in der Regenerativen Medizin zu erschließen. Niopeks Team wird dabei von weiteren wissenschaftlichen Partner-Institutionen der TU Darmstadt sowie der Universität Heidelberg und der EPFL Lausanne unterstützt.

Projekt „MotLang“
Im Projekt „MotLang – Motives and the Langlands program“ untersucht Professor Timo Richarz gemeinsam mit seiner Arbeitsgruppe Anwendungen von Motiven im Langlands-Programm. Die Forschenden wollen damit dazu beitragen, eine lang bestehende Lücke auf diesem Forschungsgebiet zu schließen.
Das Langlands-Programm baut auf Arbeiten des kanadischen Mathematikers Robert Langlands aus den 1960er Jahren auf und ist ein aktives Forschungsfeld der reinen Mathematik mit Anknüpfungspunkten an die Zahlentheorie, die Geometrie und die Analysis. Langlands vermutete einen Übersetzungsmechanismus zwischen Arithmetik und
Analysis: eine enge Verbindung zwischen Motiven, einer Linearisierung von
Lösungsmengen polynomieller Gleichungen, und automorphen Formen.  Die Theorie der Motive war zu Beginn des Langlands-Programms nur rudimentär entwickelt, so dass es schwierig war, diese Verbindung zu präzisieren.
Trotz zahlreicher neuer Erkenntnisse sowohl in der Theorie der Motive als auch im Langlands-Programm, wurden bislang wenig Fortschritte gemacht, die direkte Verbindung zwischen Motiven und automorphen Formen zu spezifizieren.  Auf Grundlage vorangegangener Arbeiten nähert sich das Team um Timo Richarz im Projekt MotLang dieser Fragestellung im Rahmen der Langlandsparametrisierung für Funktionenkörper an.

Die Träger der ERC Starting Grants
Dominik  Niopek ist seit Oktober 2020 Assistenzprofessor am Fachbereich Biologie der TU Darmstadt und entwickelt molekulare Werkzeuge zum Studium und zur Kontrolle der eukaryotischen Gen- und Genomregulation. Er ist Mitglied im Centre for Synthetic Biology der TU. Zuvor studierte Niopek Molekulare Biotechnologie an der Universität Heidelberg und promovierte am Deutschen Krebsforschungszentrum. Nach seiner Promotion forschte er als Juniorgruppenleiter am Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie und am Bioquant-Zentrum der Universität Heidelberg, sowie als Gastwissenschaftler an der Harvard Medical School, Boston. Er ist unter anderem Träger des Life Sciences Bridge Award der Aventis Foundation und des Ruprecht-Karls-Preises der Universität Heidelberg. Niopek ist als Reviewer für etliche renommierte Journale tätig und hat selbst zahlreiche wissenschaftliche Artikel in führenden Fachzeitschriften veröffentlicht.

Timo Richarz studierte und promovierte an der Universität Bonn, arbeitete an der Universität Duisburg-Essen und später als Postdoc an der Sorbonne Université in Paris. Seit 2019 ist er Assistenzprofessor am Fachbereich Mathematik der TU Darmstadt und dort Mitglied der Arbeitsgruppe Algebra. Richarz absolvierte zahlreiche Forschungsaufenthalte im In- und Ausland und erhielt mehrere Stipendien, unter anderem durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft und die Max-Planck-Gesellschaft. Zahlreiche Veröffentlichungen in renommierten Fachjournalen belegen seine wissenschaftliche Expertise. Am Collaborative Research Center „GAUS“, in dem mehrere Universitäten zusammenarbeiten, ist Richarz als Principal Investigator an zwei Teilprojekten beteiligt; zudem ist er Partner beim durch einen ERC Consolidator Grant geförderten Projekt RedLang (Université Clermont).

Quelle: TU Darmstadt