Biomolecular Structures and Interactions

Das Leben auf der Ebene biologischer Moleküle ist ein faszinierendes Zusammenspiel definierter 3D Strukturen und dynamischer Bewegungen, und fordern die heutigen Forscher heraus. Diese intrinsische Komplexität bietet einzigartige Möglichkeiten, die wir in unserem Ausbildungsprogramm ansprechen möchten. Die Strukturbiologie spielt eine zentrale Rolle in der biomedizinischen Forschung. Sie hat geholfen, grundlegende makromolekulare Strukturen zu entschlüsseln, die (patho)physiologischen Prozessen zugrunde liegen. Die letzten Jahre haben zu einem Paradigmenwechsel auf diesem Gebiet geführt, weg von der Definition biologischer Funktionen nur aus statischen Strukturen, hin zur Notwendigkeit, die Molekulardynamik für ein umfassendes Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen einzubeziehen. In BioMolStruct stellen wir eine einzigartige Gruppe von Forscher :innen aus drei Universitäten in Graz zusammen. Unser Programm adressiert die wachsende Nachfrage nach Wissenschaftler:innen in der integrativen Strukturbiologie mit einem soliden experimentellen und theoretischen Hintergrund in Molekularbiologie, Biophysik und Strukturbiologie. Das Programm ermöglicht eine Fachausbildung mit fundierten Kenntnissen in der integrativen Strukturbiologie dynamischer Biomoleküle und einem breiten methodischen Portfolio, um diese zu adressieren. Um die große Herausforderung zu bewältigen, komplementäre strukturbiologisc he Techniken in einem integrativen Ansatz in einem Trainingsprogramm zu kombinieren, bietet BioMolStruct kompetitive Projekte an, welche Grundlagenforschung abdecken, die in (patho)physiologische Kontexte eingebettet sind. Alle drei teilnehmenden Universitäten unterstützen BioMolStruct, von hochmoderner Forschungsinfrastruktur bis zur Integration in die regulären Aktivitäten der Institution en. Darüber hinaus stellen alle Universitäten zusätzliche Eigenmittel für den laufenden Betrieb, die institutionelle Verankerung des Programms sowie eine erhebliche direkte finanzielle Unterstützung bereit. Die jungen Forscher:innen von BioMolStruct werden Biomoleküle und biomolekulare Komplexe untersuchen, die eine wesentliche Rolle bei der Signalübertragung und dem Stoff wechsel von Zellen spielen, wobei der Schwerpunkt auf Proteinen, Proteinkomplexen und Lipid / Protein- Wechselwirkungen liegt, die mit Alterung, Krebs, neurodegenerativen, metabolischen und kardiovaskulären Erkrankungen verbunden sind sowie genetische n Störungen. Unser Forschungsprogramm zielt darauf ab, die Struktur, Konformationsdynamik und detaillierte Funktion dieser Systeme und ihre Modulation durch Wirkstoffe zu verstehen. Unser internationales Programm ist attraktiv für Studierende der biomedizinischen Wissenschaften, die eine intellektuell anspruchsvolle Doktorand:innenausbildung anstreben, um eine Karriere in der Wissenschaft oder Industriezu verfolgen. Wir werden unsereBioMolStruct- Nachwuchsforscher:innen darauf vorbereiten, zukünftige Herausforderungen in den Bereichen der biomedizinischen Forschung mit fundiertem Wissen und innovativen Ansätzen zu meistern.

Biologische Prozesse in unserem Körper werden durch ein hochkomplexes Netzwerk aus Molekülen gesteuert. Ein zentrales Element sind dabei Proteine, die als winzige Maschinen fungieren. Viele dieser Proteine besitzen jedoch keine feste Form, sondern sind "intrinsisch ungeordnet", was sie besonders flexibel, aber auch schwer untersuchbar macht. Fehlfunktionen in der Struktur oder im Zusammenspiel dieser Biomoleküle sind die Ursache für schwerwiegende Krankheiten wie Krebs, Neurodegeneration (z. B. Alzheimer) und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Das Doktoratsprogramm BioMolStruct bündelt die Expertise von drei Grazer Universitäten (Med Uni Graz, Uni Graz und TU Graz), um diese molekularen Mechanismen zu entschlüsseln. Unter der Leitung von Tobias Madl nutzen die Forscherteams modernste Technologien der integrativen Strukturbiologie. Dabei werden Methoden wie die Kernspinresonanz-Spektroskopie (NMR), Röntgenkristallographie und computergestützte Modellierung kombiniert, um die dynamischen Strukturen von Proteinen und deren Wechselwirkungen in einer naturnahen Umgebung sichtbar zu machen. Das Projekt verfolgt zwei Hauptziele: 1. Grundlagenforschung: Aufklärung, wie ungeordnete Proteine Signale in der Zelle übertragen und wie chemische Veränderungen (Posttranslationale Modifikationen) diese Prozesse steuern. 2. Medizinischer Nutzen: Durch das Verständnis der exakten molekularen Bindungsstellen können neue Ansätze für die Wirkstoffentwicklung gefunden werden. Ziel ist es, gezielt in krankheitsrelevante Signalwege (wie Wnt oder p53) einzugreifen. Gesellschaftliche Bedeutung BioMolStruct bildet eine neue Generation von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus, die komplexe biomedizinische Fragestellungen mit innovativen Methoden lösen können. Langfristig tragen die Erkenntnisse dazu bei, die Entstehung von altersbedingten Krankheiten besser zu verstehen und die Basis für neuartige Therapien und Diagnosetools zu schaffen.