Der „Bauplan“ des Lebens liegt fein säuberlich zusammengefaltet im Zellkern. Welche Gene bei der Genexpression stets abgelesen werden oder nur zu bestimmten Zeitpunkten, wie DNA repariert und repliziert wird, bestimmt auch die dreidimensionale Anordnung des Erbguts in Chromosomen. In seinem Projekt „ChromArch“ will Professor Christof Gebhardt vom Ulmer Institut für Biophysik räumliche und zeitliche Ordnungsprinzipien der Chromatinstruktur untersuchen – und das anhand einzelner Moleküle in lebenden Zellen. Für sein Forschungsvorhaben ist er nun mit einem 
Starting Grant des Europäischen Forschungsrats über rund 1,5 Millionen Euro ausgezeichnet worden. Gebhardts Erkenntnisse sollen zunächst der Grundlagenforschung dienen, könnten aber auch zu einem besseren Verständnis bestimmter Erbkrankheiten beitragen.
„Die Verleihung des Starting Grants ist eine ganz besondere Anerkennung der herausragenden Forschung von Professor Gebhardt. Wir freuen uns, dass er mit der ERC-Förderung seine hochinnovativen wissenschaftlichen Arbeiten weiter erfolgreich vorantreiben kann“, sagt Universitätspräsident Professor Karl Joachim Ebeling zu der Auszeichnung.
Im Zuge der so genannten Genregulation werden Abschnitte des Erbguts an- und ausgeschaltet. Dieser Prozess, der auch durch Umwelteinflüsse angestoßen werden kann, entscheidet unter anderem darüber, wie ein Lebewesen aussieht und für welche Krankheiten es anfällig ist.
Dabei spielt auch die Zugänglichkeit der Gene auf den Chromatinfäden eine Rolle: Schleifenartige Strukturen („Loops“) sorgen beispielsweise dafür, dass Enhancer und Promotorregionen zusammenwirken und die Transkription eines Gens, also das Umschreiben der DNA in RNA, anregen.
Welche molekularen Mechanismen führen dazu, dass sich entsprechende Chromatinstrukturen ausbilden? Und wie sind solche Loops angeordnet? Diese Fragen untersucht Professor Gebhardt in seinem nun angelaufenen Projekt „Single Molecule Mechanisms of Spatio-Temporal Chromatin Architecture“ (ChromArch).
Dabei kommt dem 36-Jährigen eine Methode zugute, die er als Postdoktorand an der Harvard University entwickelt hat: „Mit der RLS-Mikroskopie können wir sehr dünne Schichten einer Zelle beleuchten und Prozesse in ihrem Inneren beobachten“, erklärt der Wissenschaftler. Das Mikroskop zeichnet sich durch eine hohe Sensitivität für Fluoreszenzanwendungen aus. Ein weiterer Fortschritt: Bisher brauchten Forscher eine Vielzahl von Zellen, um die Chromatinstruktur zu untersuchen – erhielten letztlich aber nur Durchschnittswerte. Die RLS-Mikroskopie (Reflected Light Sheet Microscopy) macht die Betrachtung einzelner Zellen mit einer hohen Auflösung möglich.
Ungeahnte Einblicke in den Zellkern
Im Zuge des ERC Starting Grants wird sich Professor Gebhardt vornehmlich mit der Methodenentwicklung beschäftigen. Seine Voraussetzungen sind hervorragend: Nach dem Studium der Physik und Biophysik (LMU München) forschte der damalige Doktorand an der TU München zu molekularen Motoren sowie zur Proteinfaltung, um sich dann dem Innenleben einzelner Zellen zuzuwenden. Im Labor von Professor X. Sunney Xie an der Harvard University entwickelte er bei einem dreijährigen Forschungsaufenthalt, gefördert mit einem Stipendium der Human Frontier Science Program Organisation, die so genannte RLS-Mikroskopie, die ungeahnte Einblicke in den Zellkern erlaubt.
Seit dem Sommersemester 2013 bereichert Gebhardt das Institut für Biophysik an der Uni Ulm und konnte nun einen Starting Grant des Europäischen Forschungsrats einwerben. „Das Verfahren in Brüssel war sehr aufwändig, die Chance berücksichtigt zu werden gering“, erinnert sich der Biophysiker. Umso größer sei nun die Freude über die Zusage.
Mit einem ERC-Starting Grant werden hervorragende Nachwuchswissenschaftler an europäischen Forschungseinrichtungen ausgezeichnet, die zwei bis sieben Jahren nach der Promotion eine eigene Forschergruppe aufbauen. Der Europäische Forschungsrat (European Research Council/ERC) fördert die von einem hochrangigen Expertengremium ausgewählten Projekte über fünf Jahre mit bis zu 2 Millionen Euro.
Dieses Mal waren 328 Projekte von 3200 eingereichten Anträgen erfolgreich. 70 Starting Grants gehen nach Deutschland – so viele wie nie zuvor.
Für die Universität Ulm ist es der dritte Starting Grant: Auch Professor Jens Michaelis, Leiter des Instituts für Biophysik (bereits abgeschlossen), sowie Professor Timo Jacob vom Institut für Elektrochemie erhielten in der Vergangenheit Zusagen.
Insgesamt vergibt der ERC im Rahmen des Programms „Horizont 2020“ Forschungsgelder von 1,7 Milliarden Euro im Jahr – darunter auch „Consolidator Grants“ und „Advanced Grants“ für erfahrenere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Mit einem Advanced Grant wurde etwa Professor Frank Kirchhoff, Leiter des Instituts für Molekulare Virologie an der Uni Ulm, ausgezeichnet.
Ende 2012 konnten Ulmer Wissenschaftler um Professor Martin Plenio (Gruppe BioQ) sogar einen Synergy Grant über rund 10,3 Millionen Euro einwerben – das höchst dotierte Forschungsförderungsinstrument der Europäischen Union.
Verantwortlich: Annika Bingmann