Nedenfor finder du en oversigt over de ansøgninger, som rådet på sit møde den 19.-21. september 2011 har besluttet at yde støtte til.
Der tages forbehold for såvel trykfejl som eventuelle justeringer i forhold til de i oversigten angivne beløb. Der kan således ske ændringer, fx hvis der er opnået støtte fra anden side, ligesom der kan være knyttet særlige betingelser til den enkelte bevilling.
Bevillingsbreve og afslagsbreve vil blive udsendt snarest. Al korrespondance vil blive sendt til den e-mail adresse, som du har angivet i din elektroniske ansøgning.
Store forskningsprojekter
Projekttitel: Development and application of chromium stable isotopes in carbonates to trace climatic fluctuations during major oxygenation periods in Earth's history
Bevillingsmodtager: Robert Ernst Frei
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 5.707.291,00
Projektbeskrivelse: Der søges om økonomisk støtte til udvikling og anvendelse af et nyt sporelement isotop system – krom isotoper – på karbonater aflejret under større perioder med iltning af Jordens atmosfære. Styrken ved krom isotop-systemet er dets kapacitet til at afspejle og belyse små ændringer i redoxtilstanden af tidligere tiders atmosfære og hydrosfære, ændringer der potentielt er bevaret i kalksten. Kombineret med de traditionelt anvendte kul og strontium isotop-systemer tillader krom isotopsystemet på karbonater en metode til at identificere fluktuationer i klimaet og etablere en forbindelse til variationer i kemisk forvitringsintensitet på landjorden gennem tid. Projektet består af en eksperimentel del, hvor mekanismerne og isotop-fraktioneringen af krom undersøges, samt en anvendt del hvor systemet anvendes på godt dokumenterede verdens-klasse sedimentære profiler i Namibia og Argentina; disse sedimentære sekvenser aflejredes under vigtige perioder med iltning og glaciation i sen Neoproterozoisk tid (Marinoan og Gaskier glaciationerne, for 680 og 540 millioner år siden) og i tidlig Phænerozoikum (Great Ordovician Biodiversification event). Projektet sigter mod at etablere forbindelsen mellem ilt-fluktuationer på Jorden gennem tid og udviklingsstadiet af liv, især de perioder og begivenheder, der skabte en større eksplosion og biodiversificering af livsformer.
Projekttitel: Regulation of digestive and cardiovascular functions during feast and famine: from molecule to organism
Bevillingsmodtager: Tobias Wang
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 4.860.000,00
Projektbeskrivelse: Grovædernes biologi. Slanger, edderkopper og mange andre koldblodede grovædere har en utrolig fødebiologi. De kan faste i månedsvis, men er alligevel i stand til at æde enorme måltider, når muligheden pludselig byder sig. Den imponerende evne til at faste skyldes, at tarmenes og mavens funktioner kan slukkes, når der ikke er mad, hvorimod evnen til at fordøje de store måltider beror på, at fordøjelsesorganerne kan aktiveres igen umiddelbart efter fødeindtagelse. For at forstå, hvordan forskellige dyr kan omstille sig til naturlige eller menneskeskabte miljøændringer, er det nødvendigt at studere, hvordan de kan regulere deres organers fysiologiske kapacitet. Vi har igennem de sidste ti år beskrevet mange af de fysiologiske mekanismer, der betinger tarmens og mavens omstillingsevne. Nu ønsker vi at undersøge hvilke gener og hormoner, der ligger til grund for denne regulering. Vi ønsker desuden at bruge en række moderne skanningsteknikker for at kunne studere dyrenes organer uden operative indgreb. Projektet bygger på et bredt samarbejde mellem biologer, læger, molekylærbiologer og bioinformatikere. Fordi de grundlæggende mekanismer for tarmens funktion hos koldblodede dyr ligner menneskets, er det overvejende sandsynligt, at vores studier også øger forståelsen af vores egen fysiologi. Det er derfor muligt, at resultaterne fra vores forskning kan være med til at forbedre den kliniske behandling af patienter med nedsat tarmfunktion.
Projekttitel: Microfluidic monitoring of programmed cell death in living plant tissue
Bevillingsmodtager: Christine Finnie
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 4.796.397,00
Projektbeskrivelse: Kontrolleret celledød er en genetisk bestemt cellenedbrydning, som udgør en væsentlig udviklingsprocess i alle flercellede organismer. I planter sker celledød bl.a. under frøspiring og ved plantens immunforsvar mod patogener, men i modsætning til mammale celler, er de forskellige mekanismer for kontrolleret celledød uafklarede i planter. Nogle af de formodentlig meget vigtige spillere i kontrol og gennemførelse af celledød i planter er reaktive ilt forbindelser (ROS), der dannes som biprodukter i det normale stofskifte, men som er toksiske i høje koncentrationer. Bygkernens aleuronlag er et plantevæv, der kan isoleres og holdes levende i kultur og som vil være velegnet til studier af celledød under frøspiring. Det er muligt at påvirke aleuronlaget ved tilsætning af f.eks. plantehormoner eller andre stoffer til kulturvæsken. I dette projekt anvendes aleuronlaget til en helt ny og enestående udvikling af microfluidics-baseret sensor chip-teknologi, som muliggør samtidige målinger af ROS, celledød og redox-tilstand i levende planteceller under påvirkning af udvalgte kemiske effektorer. Sammen med kvantitative målinger af genekspression og protein identifikation fra de små vævsprøver vil vi belyse ubesvarede spørgsmål om forbindelsen mellem hormonsignaler under frøspiring, dannelsen af ROS og deres betydning for celledød i planter, samt fremme og videreudvikle det hidtil uudnyttede potentiale for anvendelse af microfluidics chip-teknologi i moderne planteforskning.
Projekttitel: Archaeal viruses and CRISPR-based immune systems
Bevillingsmodtager: Roger Antony Garrett
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 3.746.704,00
Projektbeskrivelse: Arkæa er værter for en bred vifte af forskellige vira, som hverken findes i bakterier eller eukaryoter. I Arkæa findes der ligeledes adskillige og komplekse anti-virale immunsystemer, som har fælles træk med visse bakterielle systemer og som befinder sig i store klynger af repeterede sekvenser (repeats) på kromosomet. CRISPRs er en ny type af repeats, som findes i genomerne på de fleste Arkæa og 40% af bakterier. Spacer sekvenser, som ligger imellem de enkelte repeats, stammer fra invaderende vira eller plasmider, og RNA transkriberet fra disse kan angribe og inaktivere enten DNA eller RNA fra invaderende genetiske elementer ved hjælp af et kompleks af henholdsvis Cas eller Cmr proteiner. CRISPR-baserede systemer udgør således et nyt forsvarssystem mod fremmed nukleinsyre (DNA eller RNA). CRISPR-Cas systemet er et effektivt forsvarssystem med unikke egenskaber: Det er målrettet nukleinsyre; det er adaptivt; det har hukommelse; og det er arveligt. Projektet har til formål at undersøge de molekylære mekanismer bag immunforsvaret. Projektet er desuden relevant i bioteknologisk øjemed, hvor viden om CRISPR-systemet kan udnyttes til fremstilling af modstandsdygtige starter-kulturer.
Projekttitel: Molecular Properties for Large Molecules Using the Divide-Expand-Consolidate Coupled Cluster Method
Bevillingsmodtager: Poul Jørgensen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 3.294.646,00
Projektbeskrivelse: Med de senere års eksplosive udvikling indenfor computerteknologien bliver beregninger og simuleringer baseret på komplekse kvantemekaniske formler et stadig mere attraktivt alternativ til eksperimenter i laboratoriet, der kan være både dyre, komplicerede og i nogle tilfælde farlige. Med de mest nøjagtige beregningsmetoder der findes i dag kan man ofte beregne molekylers egenskaber mere præcist end de måles i laboratoriet. Desværre kan disse metoder kun bruges for meget små systemer pga. skaleringen. Skaleringen betyder, at hvis en beregning af en egenskab for et molekyle tager en time, så tager beregningen af den samme egenskab for et molekyle af dobbelt størrelse 128 timer. Gør vi molekylet tre gange større, kommer beregningstiden op på tre måneder. Det er derfor umuligt at bruge disse metoder på f.eks biologiske systemer som proteiner og DNA-strenge, der kan indeholde tusindvis af atomer. For at kunne bruge de nøjagtige metoder på større systemer må man tænke helt nyt i forhold til hvordan en kvantekemisk beregning udføres. Man må integrere den kemiske forståelse i den matematiske beskrivelse og f.eks. inkludere, at den ene ende af et stort molekyle ikke kan ”se” hvad der foregår i den anden ende. På den måde kan man få delt en beregning på et stort molekyle op i mindre dele, som hver især kan udføres meget hurtigt uden at man mister den attraktive nøjagtighed ved den originale metode. Således får vi mulighed for at lave nøjagtige beregninger på store biologiske systemer.
Projekttitel: Cell Reprogramming - basic developmental studies in the pig
Bevillingsmodtager: Poul Hyttel
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 5.575.732,00
Projektbeskrivelse: Det klonede får, Dolly, viste mod al forventning, at arvemassen i en differentieret kropscelle af en ægcelle kan tilbageprogrammeres til det niveau, hvor den kan styre udviklingen af både foster og moderkage (totipotens). Siden blev det vist, at forceret udtryk af stamcellegener kan tilbageprogrammere kropsceller til såkaldte inducerede pluripotente stamceller (iPSC), som kan differentiere sig til alle kroppens celletyper (pluripotens). Vort mål er at anvende grisen som en unik model til at undersøge den biologiske baggrund for denne omprogrammering. Vi vil ved avanceret sekventeringsteknologi undersøge, hvorledes DNA-methyleringsmønstrene, som bestemmer hvilke gener, der udtrykkes, ændres ved tilbageprogrammering af kropceller til pluripotente stamceller (iPSC) og videre til totipotente embryoner ved kloning ved kernetransplantation. De tilvirkede pluripotente stamceller vil endvidere blive anvendt til tilvirkning af kimære embryoner, som overføres til rugesøer for at fødes som kimære smågrise som verifikation af stamcellernes pluripotens. Klonede embryoner tilvirket ved kernetransplantation til ægceller af pluripotente stamceller (iPSC) og kropsceller vil endvidere blive overført til rugesøer for at fødes som smågrise. Udviklingen af moderkagen afspejler på særlig vis tilbageprogrammeringens normalitet og vil blive fulgt med avancerede molekylære teknikker. Herved opnås enestående molekylære viden om den gradvise tilbageprogrammeringsproces og dens konsekvenser.
Projekttitel: Echolocation: adaptive perception through active sensing
Bevillingsmodtager: Peter Teglberg Madsen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 5.755.660,00
Projektbeskrivelse: De fleste dyrs sanseorganer opfanger passivt energi fra det omgivende miljø, og den information bruges så af dyret til at danne sig et billede af omgivelserne. Ekkolokaliserende flagermus og tandhvaler derimod har udviklet et aktivt sansesystem, hvor de bruger ekkoer fra selv-udsendte ultralyds-pulser til navigation og byttefangst i komplet mørke. Denne aktive sansning af deres omgivelser ved udsendelse af lyd kan manipuleres og måles, og det gør, at flagermus og hvaler er ideelle til at studere, hvordan dyr håndterer og bruger sanseinput, der hele tiden ændrer sig i tid og rum, til at danne billeder af deres omverden. I dette projekt udnyttes dette potentiale til at studere, hvordan opmærksomhed og fokus påvirker dyrs evne til at håndtere komplekse sanseinput. Dette giver ikke alene en bedre forståelse for, hvordan tandhvaler og flagermus opfatter deres omgivelser ved hjælp af lyd, men også generelt af, hvordan både mennesker og dyr gennem opmærksomhed og filtrering opfatter og sorterer i den enorme mængde af sanseinput vi konstant bombarderes med. Vi vil bruge nye akustiske, fysiologiske og psykofysiske metoder til studier af flagermus, fugle og tandhvaler i felten og i laboratoriet, og udvikle helt nye tekniske løsninger til instrumentering af flagermus med ekstremt miniaturiserede dataloggere, der kan registrere ikke bare dyrenes ekkolokaliseringssignaler og de tilbagevendende ekkoer, men også dyrenes bevægelser i tre dimensioner med hidtil uset opløsning.
Projekttitel: Physical properties of active membranes
Bevillingsmodtager: Ole G. Mouritsen
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: kr 4.403.556,00
Projektbeskrivelse: Biologiske membraner er det sted, hvor en stor del af den levende celles funktioner er forankret. Det er overvejende fysiske, ikke-kovalente kræfter, som stabiliserer membranen, og der er derfor en sammenhæng mellem membranens fysiske egenskaber og membranproteinernes funktion. Langt de fleste studier af denne sammenhæng bygger på en antagelse om termodynamisk ligevægt. Vi vil udvikle en ny type model system, som gør det muligt kvantitativt at studere sammenhængen, mens membranen ikke er i ligevægt, og proteinerne er aktive. Modelsystemet er et lipiddobbeltag, hvori der er rekonstitueret aktive Na+-K+-pumper. Modellerne vil blive undersøgt med de mest avancerede eksperimentelle teknikker (mikromekanik, fluktuationsanalyse, multi-foton laser scanning fluorescensmikroskopi, STED mikroskopi, atomar kraftmikroskopi, enkelt-molekyle kraftspektroskopi) og teoretiske metoder. Det forventes, at resultaterne vil åbne et helt nyt vindue til forståelsen af sammenhængen mellem aktiv proteinfunktion og den fysiske tilstand af membranen.
Projekttitel: Microbial Electric Communities
Bevillingsmodtager: Lars Peter Nielsen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 5.249.082,00
Projektbeskrivelse: At skaffe mad og ilt frem til forbrændingsprocessen i den enkelte celle regnes for en af de store udfordringer for biologisk liv. Store væsner som os har udviklet åndedrætsorganer, fordøjelsessystemer og blodkredsløb for at løse den. Sidste år kunne vi afsløre, at mikroorganismer i havbunden har udviklet en uventet men effektiv genvej; de sender elektroner til hinanden over lange afstande. De udnytter, at forbrændingsprocessen dybest set handler om at flytte elektroner fra mad til ilt. Så når to celler er elektrisk forbundne, kan den ene trække elektronerne ud af maden og sende dem over til den anden celle, som så bruger dem til at omsætte ilt. Ilt og mad behøver altså slet ikke at blive bragt sammen. I havbunden er der kun ilt i den øverste millimeter, og her kan mikroorganismerne leve af at ånde med ilt og være forbundet med andre organismer, som lever af at spise den mad, der er begravet indtil flere centimeter nede. Vi vil nu vise hvordan mikroorganismer konstruerer og vedligeholder de elektriske forbindelser og afdække mangfoldigheden af processer og organismer, der indgår i det elektriske mikrobielle samfund. Vi vil benytte et bredt udsnit af metoder indenfor biogeokemi, molekylærbiologi, nanovidenskab, elektronik og mikroskopi. De nyopdagede elektriske interaktioner mellem liv og stof er måske vigtige i hele naturens stofomsætning, og der kan ligge store teknologiske potentialer gemt i den biologiske elektronik.
Projekttitel: Homogeneous Spaces
Bevillingsmodtager: Henrik Schlichtkrull
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 5.224.320,00
Projektbeskrivelse: Projektet tager sit udgangspunkt i spørgsmålet om det fysiske rums egenskaber, når man ønsker at betragte det som homogent; hermed menes, at egenskaberne ved rummet er de samme uanset i hvilket punkt og evt. i hvilken retning man studerer dette. Ved egenskaber tænkes her på dels de geometriske og dels de analytiske, altså hvilke rum af funktioner der er mest anvendelige når man f. eks. skal beskrive felter i rummet. Et eksempel kunne være den to-dimensionale overflade af en kugle i tre (Euklidiske) dimensioner, hvor geometrien er den sfæriske og et vigtigt system af funktioner er de såkaldte sfærisk harmoniske polynomier. Disse er helt centrale, f.eks. både når man skal beskrive atomers kvantemekaniske bølgefunktioner, og når man vil regne på vejrfænomener på jordoverfladen. For kugleoverfladen ses det, at rotationerne af det tredimensionale rum lader denne invariant, og alle disse rotationer udgør en såkaldt Lie gruppe (efter den norske matematiker Sophus Lie). Projektet studerer i en general ramme netop situationen, hvor en Lie gruppe G virker på et rum M, hvor ethvert punkt kan ""roteres"" over i ethvert andet punkt; et sådant rum kaldes homogent, og er som sådant et naturligt rum at udforske med henblik på dels dets geometri og dels dets funktionsteori. Gruppen G virker samtidig på rummet af funktioner på M, og projektet sigter på at konkretisere aspekter heraf, samt at give anvendelser i geometri, talteori, repræsentationsteori og matematisk fysik.
Projekttitel: UNIDIRECTIONAL MOLECULAR MOTORS
Bevillingsmodtager: Jan Oskar Jeppesen
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: kr 4.687.896,00
Projektbeskrivelse: Komplekse organiske molekyler med helt specielle funktionelle egenskaber, som i virkemåde minder om de systemer, der findes i naturen, er grundlaget for denne ansøgning. I projekterne anvendes syntesekemi til fremstilling af molekylære maskiner og motorer, der kan udføre ensrettet og kontrollerbar bevægelse drevet af elektrisk energi. Undersøgelser af sådanne kunstige systemer er helt essentielt for forståelsen af virkemåden af de komplekse maskiner og motorer naturen anvender i f.eks. den menneskelige krop. Projekterne tager udgangspunkt i fremstillingen af såkaldte catenaner og rotaxaner. Overordnet består rotaxaner af en stang, som er omsluttet af en ring, og i hver ende af stangen sidder der en prop, som hindrer ringen i at ryge af. Ringen kan bevæge sig mellem to eller flere positioner på stangen, og ved at sende eksempelvis en svag strøm gennem rotaxan-molekylet kan ringen bevæge sig mellem to positioner på stangen. Skiftet svarer til tændt og slukket i en almindelig kontakt. Ved at udnytte denne kontaktfunktion vil det være muligt at fremstille systemer, hvor der kun foregår bevægelse i én retning. Et sådant system minder om en motor i nanostørrelse.
Forskningsprojekter
Projekttitel: Past and present influence of exchange of ocean water on calving and melt at a large tidewater glacier, Sermilik fjord, SE Greenland
Bevillingsmodtager: Thorbjørn Joest Andersen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 1.992.960,00
Projektbeskrivelse: Dette multidisciplinære projekt sigter på i detaljer at belyse de processer der styrer afsmeltningen i randzonen mellem gletscher og fjordvand ved Helheim gletscheren i Sermilik Fjorden, Sydøst Grønland. Dette opnås ved at udføre målinger af saltholdighed, temperatur og sediment indhold og aggregering i vandsøjlen tæt på gletscheren og i resten af fjorden. Ved ligeledes at analysere den teksturelle variation i sedimentkerner fra fjorden vil det blive muligt at undersøge hvorledes variationer i havstrømme i havet tæt på Grønland har påvirket afsmeltningen fra denne og lignede gletschere. Med denne viden kan der gives kvalificerede bud på hvorledes mulige ændringer i havstrømme som følge af global opvarmning kan ændre afsmeltningen og kælvingen fra gletschere hvis rand er påvirket af fjord- og ocean-vand.
Projekttitel: When the going gets tough... Understanding adaptation through new mutations.
Bevillingsmodtager: Thomas Martin Bataillon
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 2.056.062,00
Projektbeskrivelse: Projektet sigter mod at afsløre hvilke typer af genetisk variation, som ligger til grund for nye evolutionære tilpasninger. Er en håndfuld meget fordelagtige mutationer tilstrækkelige, eller kræves mange flere? Svarene på den spørgsmål er væsentlige for vores grundlæggende forståelse af tilpasningsprocessen. De vil samtidigt bidrage til en afklaring af hvorfor mikrober ofte uden videre tilpasser sig hurtigt til de præparater vi bruger til at kontrollere dem. Spørgsmålene kan belyses ud fra nys tilgængelige data fra laboratorieeksperimenter, hvor mange populationer udvikler sig fra en enkelt fælles stamfader (såkaldt eksperimentel evolution), og hvor forandringerne følges ud fra genomsekvenser af 100-1000 individer opnået ved brug af ”next-generation sequencing”. På det seneste har jeg udviklet likelihood-metoder, som kan uddrage information om de genetiske aspekter af tilpasning fra sådanne data. Metoden vil blive udvidet til simultant at analysere fænotypisk- og genomdata fra Ralstonia og Pseudomonas-bakterier i samarbejde med universiteterne i Toulouse (Frankrig) og Ottawa(Canada). Dette vil give et fuldstændigt billede det molekylære grundlag for adaptive mutanter og afprøve de forskellige teorier for dynamikken af tilpasningsprocessen.
Projekttitel: Electron Transport in Flavohemoglobins: from Biological Molecules to Bio-mimicking Electrocatalytic Systems
Bevillingsmodtager: Elena E. Ferapontova
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 2.151.343,00
Projektbeskrivelse: Biologiske reaktioner der involverer elektrontransfer (ET) spiller en afgørende rolle i reguleringen af mange livsbevarende processer og foregår ved retningsbestemt ET mellem proteiner og enzymer. I dette projekt vi vil studere og modellere ET i reaktioner af komplekse proteiner under vilkår hvor elektroden simulerer den naturlige redox partner af proteinet. Vi vil undersøge flere proteiner og enzymer: afkortet hæmoglobin som model og de mere komplexe proteiner flavohemoglobin, og cytochrom P450 (P450s), som er aktivt involveret i organismens forsvar mod oxidativ, nitrosative eller kemisk stress. F.eks katalyserer P450er nedbrydning af lægemidler og andre miljøfremmede stoffer i menneskets lever. Mekanismerne bag ET i disse helt centrale proteiner er kun rudimentært beskrevet og forstået. For at øge forståelsen og muligvis kontrollere de komplekse biokatalytiske mekanismer af disse proteiner vil vi direkte studere ET vha elektrokemiske metoder. Til dette formål vil vi koble proteiner til elektroder ved hjælp af deres naturlige ligander for eksempel redox-cofaktor forbundet til elektroden gennem et ledende relæ bestående af metal nanopartikeler, kulstof nanorør eller organisk linkere. På denne måde håber vi at nå ET hastigheder der er sammenlignelige eller bedre end biologiske ET, med henblik på udvikling af avanceret bio-mimetisk elektrokatalytisk nanobioteknologi, med anvendelse i fx blodgassensorer eller dynamiske in-vitro systemer for lægemidler screening.
Projekttitel: Majorana Fermions in condensed matter systems: a novel route to quantum information processing
Bevillingsmodtager: Karsten Flensberg
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 2.159.121,00
Projektbeskrivelse: I partikelfysikkens verden har det længe været diskuteret, om der kan findes partikler, som ikke opfylder den sædvanlige Dirac ligning, men derimod en ligning foreslået af Majorana i 1932. Disse såkaldte Majorana fermioner er specielle ved, at de – populært sagt – er deres egne antipartikler. I faststoffysikken er der de sidste par år sket en rivende udvikling i forståelsen af, at nye frihedsgrader – med samme egenskaber som Majorana fermionerne – kan opstå i specielt designede hybridsystemer, bestående af en kombination af halvledere, metaller og superledere. Majorana fermioner har interessante, ikke-lokale egenskaber, idet der skal to Majorana fermioner til at danne en almindelig, målbar fermion. Eksistensen af sådanne partikler har fundamental interesse og kan potentielt udnyttes til topologisk kvanteberegning. Begrebet topologi indgår her, fordi systemets tilstand er robust overfor lokale forstyrrelser. Dette projekt vil foreslå nye og bedre systemer, samt designe metoder til at eftervise Majorana tilstandenes topologiske egenskaber, hvilket kan bane vejen til en mulig udnyttelse af topologiske materialer til processering af kvanteinformation. Projektet vil indgå som en del af internationalt samarbejde sammen de ledende laboratorier indenfor manipulation af faststoffysiske kvantesystemer.
Projekttitel: Structure and function of the multidomaine histone demethylase KDM5B
Bevillingsmodtager: Michael Gajhede
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 1.697.849,00
Projektbeskrivelse: Histone demethylaser (HDM) er en ny klasse af proteiner, som først er blevet identificerede indenfor de seneste fem år. De vides at være involverede i kontrol af gener, heriblandt de gener som kontrollerer celle-deling og vækst. De indgår i en gruppe af enzymer, der tilsammen kan skrive, læse og slette covalente modifikationer af chromatin, specielt modifikationer i den N-terminale ende af histoner. Disse modifikationer er af afgørende betydning for hvilke gener der er tilgængelige for transkription, og de konstituerer, hvad man kalder for den epigenetiske kode. HDMer er alle store proteiner, som ud over den katalytiske del er opbygget af mange forskellige domæner. Den præcise funktionelle rolle af mange af disse domæner er ukendt. Bestemmelse af domænernes funktion vil bidrage til at afdække den såkaldt epigenetiske kode. Den tre-dimensionelle relative orientering af domæner i HDMer er ligeledes ukendt både i fravær af interaktionspartnere og i nærvær af partnere som histone N-terminaler og DNA. Det protein der fokuseres på i dette projekt, HDM KDM5B, er et centralt eksempel på sådanne enzymer. I projektet vil HDM KDM5B blive studeret in-vitro med henblik på bestemme hvilke kovalente modifikationer af histoner, der påvirker den katalysiske aktivitet. Videre vil den tredimensionelle struktur af KDM5B blive søgt fastlagt i opløsning ved hjælp af røntgen småvinkelspredning (SAXS) og i krystallinsk fase under anvendelse af røntgendiffraktion.
Projekttitel: Unravelling the deep-time origin of animal ecosystems
Bevillingsmodtager: David Alexander Taylor Harper
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 2.160.000,00
Projektbeskrivelse: De tidligste flercellede fossiler er ca. 580 mio. år gamle. De blev bl.a. udgjort af rækken Cnidaria (vandmænd m.fl.). Efter Kambriums begyndelse for 542 mio. år siden blev dyrene mere mobile og begyndte at danne hårde skeletdele. Morfologisk antog de nye, ofte bizarre, former. Udviklingen gik utroligt stærkt igennem Kambrium (542–488 mio. år) og Ordovicium (488–444 mio. år). Dette har givet ophav til begreberne Den Kambriske Eksplosion, kendetegnet af at de fleste, kendte dyrerækker blev etableret, og Den Store Ordoviciske Biodiversifikation (GOBE), der var karakteriseret af en markant diversitetsforøgelse indenfor de enkelte dyrerækker. Det ansøgte projekt søger at kortlægge dyrelivets tidlige udvikling i perioden fra Kambriums begyndelse til den massive uddøen, der fandt sted i seneste Ordovicium for omkring 445 mio. år siden i forbindelse med en stor istid. Projektet fokuserer på A) at give forbedret indsigt i Den Kambriske Eksplosion igennem indsamling af nye data og fossiler fra den helt unikke lokalitet Sirius Passet i Nordgrønland samt fra Skandinavien, og B) at udvikle og udvide kendskabet til årsager og konsekvenser af GOBE, baseret på både eksisterende og nye indsamlinger. Nye feltundersøgelser bliver igangsat i Grønland og Skandinavien, men også fossiler fra Antarktis, Australien og Tibet forventes inddraget i projektet.
Projekttitel: Mapping of local band gap opening in hydrogen functionalized graphene
Bevillingsmodtager: Liv Haahr Hornekær
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 1.757.797,00
Projektbeskrivelse: Nobelprisen i Fysik blev i 2010 givet for forskning i graphen, et ægte to-dimensionelt materiale - kun et kulstofatom tykt - med helt unikke egenskaber. Det er stærkere end stål og har den højeste kendte ledningsevne ved stuetemperatur. Den høje ledningsevne skyldes at ladningsbærernes kollisioner med defekter og kulstofkernerne er undertrykt. Derfor kan ladningsbærerne bevæge sig uhindret over afstande på flere 100 nm. Dette kunne gøre graphen til det ultimative materiale til fremstilling af små, ultrahurtige, elektroniske komponenter. Desværre er graphen ikke en halvleder, som for eksempel silicium, og mangler derfor det båndgab der gør det muligt at kontrollere strømmen i komponenter som transistorer. Ansøgeren og samarbejdspartnere har som de første vist at et bånd gab, af samme størrelse som siliciums, kan introduceres i graphen ved at danne et nano-mønster af brint atomer på graphenen. Mekanismen bag båndgabsåbningen er dog endnu ikke forstået ligesom det stadig er uklart hvilke side effekter båndgabsåbningen har på mobiliteten af ladningsbærerne i graphenen. Hvis metoden skal anvendes i praksis er det derfor nødvendigt at udforske præcist hvordan den kemiske funktionalisering af graphen påvirker elektron strukturen. I dette projekt foreslår vi at gøre dette ved at udmåle den lokale båndgabsåbning i brintfunktionaliseret graphen på atomar skala.
Projekttitel: Few-body quantum systems in nuclear astrophysics and cold atomic gases
Bevillingsmodtager: Aksel Stenholm Jensen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 2.150.043,00
Projektbeskrivelse: Vi vil undersøge fysiske systemer der kun kan forstås gennem kvantemekanisk beskrivelse. Vi fokuserer på atomkerne processer i astrofysikken og kolde gasser af neutrale atomer og molekyler. Disse to fysikdiscipliner involverer mange partikler men strukturer og reaktioner mellem få af partiklerne er tit afgørende. De nyeste teknikker er endnu ikke udnyttet og ret grove approksimationer anvendes ofte. Projektet er tværfagligt da vi bruger samme teknik til at beskrive lignende fænomener, der kan række fra kvantekemi, over fysikdiscipliner til matematisk fysik. Vi vælger emner på de respektive forskningsfronter. I astrofysikken vil vi undersøge nøgleprocesser i opbygningen af grundstoffer i stjerner og i universet som helhed. Specielt ved vi at trepartikkelprocesser er dominerende når tre-partikkel systemet er stabilt mens partiklerne parvis ikke har stabile konfigurationer. Dette kan have meget stor indflydelse på raterne for dannelse af nogle grundstoffer i stjerner ved lave temperaturer og efter supernovaeeksplosioner hvor to protoner samtidig skal absorberes for at nå til en stabil konfiguration. Kolde gasser af atomer og molekyler bliver undersøgt eksperimentelt i forskellige geometrier og med kontrollerede vekselvirkninger. Vi vil undersøge hvordan strukturerne for få partikler afhænger af de meget fleksible vekselvirkninger og af begrænsningerne til en, to eller tredimensioner. Specielt vil vi finde ud af hvornår strukturerne er universelle og modeluafhængige.
Projekttitel: Mathematical Analysis of Many-Body Quantum Systems
Bevillingsmodtager: Arne Jensen
Institution: Aalborg Universitet
Bevilget beløb: kr 2.030.400,00
Projektbeskrivelse: Matematik spiller en central rolle i forståelsen af kvantemekaniske mange-legeme systemer. Det gælder både i formuleringen af fysikkens problemer, og i analyse og løsning af disse. Formålet med projektet er dels at bidrage til den præcise matematiske formulering af observerede fysiske fænomener, og dels at bidrage til at udvikle nye (og forbedre eksisterende) teoretiske og matematiske værktøjer til analyse af konkrete fysiske systemer. De observerede fysiske fænomener, som projektet koncentrerer sig om, omfatter fra mikroskopiske niveau atomer og molekyler, til makroskopiske fænomener vedrørende faste stoffer, og videre til stabilitet af hvide dværge og neutron stjerne i astrofysikken. En væsentlig metode i projektet er udvikling af approksimative modeller, som ofte er ikke-lineære. Det er foranlediget af, at for atomer med atomnummer større end 10 er det ikke muligt at udføre numeriske beregninger baseret på de fundamentale kvantemekaniske ligninger.
Projekttitel: THz-BREW: Terahertz Broadband Relaxation dynamics of Electrons in Water
Bevillingsmodtager: Peter Uhd Jepsen
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: kr 2.159.617,00
Projektbeskrivelse: Vand er uden tvivl det vigtigste kemikalie for liv på vores planet. Samtidig er det muligvis også det stof, som er sværest at blive klog på. En af grundene til den meget komplekse opførsel af flydende vand er det globale netværk af kemiske bindinger mellem vandmolekylerne. Disse bindinger (brintbindingerne) er så tilpas stærke, at vand forbliver flydende, men ikke stærkere end de konstant kan brydes og genskabes. Herved bliver netværket meget dynamisk. Dette giver vand sine kendte, unikke egenskaber. Kemiske reaktioner i vand afhænger af, hvordan vandmolekylerne omarrangerer sig omkring reaktanter og produkter i løbet af reaktionen. Den stærke vekselvirkning imellem vandmolekylerne gør, at denne proces forstås som en kollektiv respons fra væsken, som hurtigt danner en skal omkring opløste stoffer. Vandmolekylerne er i stand til at danne denne skal i løbet af en brøkdel af et picosekund. Det kræver derfor fantastisk hurtige optiske måleteknikker for at få indblik i dynamikken i processen. I dette projekt vil vi bruge optiske teknikker til at observere den kollektive respons fra vand i de første øjeblikke efter frigivelsen af en elektron. Vi vil være i stand til at måle bevægelsen af elektronen før vandmolekylerne opdager, at den er til stede, og derved være i stand til at overvære fødslen af den kollektive respons. Dette vil bidrage med vigtig indsigt i vands indflydelse på forløbet af kemiske og biologiske processer.
Projekttitel: Purinergic activation of the Na,K-pump in skeletal muscle
Bevillingsmodtager: Carsten Juel
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 561.600,00
Projektbeskrivelse: Purinerg aktivering af Na,K-pumpen i skeletmuskler. Ekstracellulære puriner som ATP og ADP er beskrevet at kunne aktivere Na,K-pumpen i flere væv, deriblandt muskler. Da frigørelse af ATP og aktivering af pumpen induceres af muskelarbejde er det sandsynligt, at purinerg aktivering af pumpen er en overset, vigtig fysiologisk reguleringsmekanisme. Formålet med det dette projekt er derfor at identificere den molekylære mekanisme bag en sådan purinerg regulering af Na,K-pumpen. Vores foreløbige forsøg viser, at puriner kan aktivere pumpen også i oprensede membranfraktioner, hvilket udelukker deltagelse af frigivne signalmolekyler, men snarere tyder på en direkte protein-protein interaktion i membranen. En mulig direkte interaktion mellem Na,K-pumpen og purinerge receptorer vil blive undersøgt i muskelcelle-kulturer og i transgene mus. Vi vil fremstille cellekulturer, der udtrykker fluorescens taggede Na,K-ATPase underenheder og fluorescens taggede purinerge receptorer for ved hjælp af FRET (Fluorescent Resonance Energy Transfer) og confocal mikroskopi at undersøge colokalisering. Vi vil også fremstille transgene mus, der udtrykker fusioner mellem Na,K-pumpens underenheder og fluorescerende proteiner. Anvendelse af antistoffer mod proteiner involveret i signalering gør det muligt ved hjælp af FRET teknikken at undersøg co-lokalisering af disse, purignerge receptorer og Na,K-ATPasen i intakte dyr. Dette vil give et helt nyt indblik i en hidtil ukendt reguleringsmekanisme.
Projekttitel: Discovery of ribosome-targeting antibiotic resistances
Bevillingsmodtager: Finn Kirpekar
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: kr 1.627.200,00
Projektbeskrivelse: Bakterier, der er modstandsdygtige over for antibiotika, udgør et stigende problem i sundhedsvæsnet. Specielt farlige er de bakterier, der er modstandsdygtige over for flere typer antibiotika (multiresistente bakterier). Sygdomsfremkaldende bakterier, der er modstandsdygtige, har sandsynligvis ”arvet” denne egenskab fra naturligt forekommende bakterier, der lever helt andre steder. I dette projekt vil vi kikke på, hvor udbredt modstandsdygtighed og multiresistente bakterier er i upåvirket natur. Det gør vi ved at udsætte bakterier fra naturen for flere typer af antibiotika på samme tid, og derefter studere de bakterier, som kan overleve. Vi vil specielt kikke på antibiotika, der påvirker syntesen af proteiner, fordi de fleste antibiotika virker på denne måde. Vores håb er, at kunne identificere nye mekanismer, hvormed bakterier bliver modstandsdygtige. Hvis en sådan mekanisme skulle blive et problem i sundhedsvæsnet, vil den således allerede være beskrevet – så vi kommer på forkant med problemet. Det vil forhåbentlig gøre os i stand til at vælge de rigtige antibiotika til en given infektion i fremtiden.
Projekttitel: Characterizing novel principles of gene regulation by nuclear non-coding RNA
Bevillingsmodtager: Jørgen Kjems
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 1.972.648,00
Projektbeskrivelse: Opdagelsen af, at pattedyrgenomer udtrykker et væld af ikke-kodende RNAer (ncRNAer) har ført til den hypotese, at funktionelle ncRNAer kan være mindst lige så talrige og vigtige som proteinkodende gener. En undergruppe af ncRNAer, såkaldte microRNAer, er centrale regulatorer af genudtryk, der virker ved at destabiliserer protein-kodende mRNAer i cellens cytoplasma. Vores seneste arbejde viser, meget uventet, at miRNA også er rettet mod ncRNA i cellekernen, hvilket skaber et helt nyt niveau af genregulering i højere organismer, herunder mennesker. Vi har efterfølgende opdaget et eksempel på et ncRNA, der er cirkulært som en konsekvens af ikkekanoniske splicing, og at dette cirkulære RNA opregulerer udtrykket for et protein-kodende gen placeret på den modsatte DNA streng. Vore observationer åbner op for flere helt nye principper i eukaryotisk genekspression og med dette projekt agter vi at afdække mekanismen bag vores overraskende observationer. De vigtigste spørgsmål vi vil tage fat på er: Hvorfor fungerer nogle miRNAer i kernen, og hvad er den afgørende faktor for denne lokalisering? Hvilke splejsningsmekanismer skaber cirkulære ncRNAer? Hvordan regulerer et antisense cirkulært RNA et gen på den modsatte streng i DNAet? Hvor udbredt er denne mekanisme i andre dele af genomet? Undersøgning af disse spørgsmål vil ikke kun afsløre helt nye principper for genregulering af nukleare ncRNAs men også omdefinere miRNA som et langt mere alsidig biologisk molekyle end hidtil antaget.
Projekttitel: Photobiology of surface-associated microbial communities
Bevillingsmodtager: Michael Kühl
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 1.440.000,00
Projektbeskrivelse: Projektet skal tilvejebringe ny viden om fotosyntetiserende mikroorganismers økologi og fysiologi i kompakte mikrobielle samfund (biofilm, sedimenter) og symbioser (koraller, søpunge) der er kendetegnet ved stejle og dynamiske gradienter af lys, temperatur, ilt, pH, CO2 og andre kemiske parametre. Fototrofe mikroorganismers økofysiologiske og adfærdsmæssige tilpasninger og interaktioner studeres vha fiberoptiske og elektrokemiske mikrosensorer samt nye billeddannende metoder til kortlægning af fotopigmenter, fotosynteseaktivitet, lys, temperatur-, ilt- og pH-dynamik. Studierne involverer målinger på i) celleniveau, ii) definerede modelsystemer/kulturer og iii) intakte mikrobielle samfund i laboratoriet og in situ. Målingerne kombineres med mikroskopiske undersøgelser af systemernes struktur, organisation, optiske og termiske egenskaber. Centrale problemstillinger omhandler betydningen af det optiske, termiske og kemiske mikromiljø for lysregulering af fotosyntesen, betydningen af motilitet og spektral adaptation for de mikrobielle samfunds struktur og funktion, og betydningen af GFP-lignende værtspigmenter for symbionters fotosyntese og fordeling i koraller og andre symbioser. Projektet koordineres med systembiologiske studier af biodiversitet, genekspression og proteindynamik via samarbejder med danske, amerikanske og australske forskergrupper der anvender avancerede molekylærbiologiske metoder.
Projekttitel: Algebraic groups and applications
Bevillingsmodtager: Niels Lauritzen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 835.200,00
Projektbeskrivelse: Symmetri studeres i matematikkens verden ved hjælp af grupper. Rubiks terning er et godt eksempel på en gruppe. De mange kombinationer kan drejes over i hinanden med helt bestemte symmetriske operationer. Blandt grupperne er de algebraiske grupper specielt pæne. De studeres gennem deres repræsentationer, som kan konstrueres ud fra simple byggesten. En af de mest overraskende anvendelser af repræsentationsteorien har været i elementarpartikelfysik. Her er nye partikler blevet postuleret og senere opdaget på baggrund af de simple byggesten for repræsentationer af algebraiske grupper. Der er for nyligt blevet opdaget forbindelser til datalogi, hvor grupperepræsentationer og specielt deres simple byggesten ser ud til at kunne spille en rolle i et af matematikkens og datalogiens vigtigste problemer: Hvorvidt P er forskellig fra NP eller om matematikken kan bevise at der faktisk findes problemer med størrelser som moderne computere aldrig vil kunne overkomme.
Projekttitel: Magnetism of Superconductors
Bevillingsmodtager: Kim Lefmann
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 1.705.985,00
Projektbeskrivelse: En superleder er et materiale uden elektrisk modstand. Fænomenet blev opdaget i 1911 og forklaret i 1956. Man troede da, at superledning kun kunne foregå i simple metaller og kun ved temperaturer under -243 C. I 1986 blev der sensationelt opdaget en type keramiske superledere; den bedste af disse skal ""kun"" køles til -109 C. Ingen ved, hvorfor disse keramikker bliver superledende. Vores tidligere eksperimenter har vist, at de på samme tid opfører sig som magneter og superledere, når de placeres i et kraftigt magnetisk felt. Dette til trods for, at superledning og magnetisme ikke kan eksistere samtidig ifølge den eksisterende teori. Emnet fik yderligere aktualitet i 2006, da nye superledere med indhold af stærkt magnetisk jern blev opdaget. I dette projekt vil vi nærme os en forklaring på denne gåde. Vi vil kombinere vores eksperimentelle erfaring og nye ideer med et stærkt miljø indenfor teoretisk modellering af superledning til grobund for et meget udfordrende ph.d. projekt. Med studier af nye, lovende keramiske superledere i kraftige magnetfelter, samt nye teknikker til modellering af materialer, der er inhomogene på nano-skala, vil vi have muligheden for at flytte grænserne for forståelsen af dette, det største uløste problem inden for faststoffysik. Et virkeligt gennembrud i dette felt vil kunne føre til design af en superleder, der fungerer ved stuetemperatur. Dette vil få enorm betydning for samfundet, f.eks. ved elektronik, kabler og generatorer uden energitab.
Projekttitel: Thermal adaptation - from patterns to processes
Bevillingsmodtager: Volker Loeschcke
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 2.146.951,00
Projektbeskrivelse: Kendskab til hastigheden hvormed organismer kan tilpasse sig miljøforandringer og dennes genetiske baggrund er afgørende for at kunne forudsige, hvorvidt populationer vil være i stand til at tilpasse sig igangværende miljøforandringer, som må forventes at fortsætte i de kommende årtier. I dette studie vil vi benytte et stort antal arter af bananfluer (Drosophila) som model for at undersøge varme-, kulde- og udtørringstolerance som mulige tilpasninger til variable temperaturer og identificere økologiske og fylogenetiske begrænsninger for tilpasning. Vi vil udsætte arter for ændringer i temperaturen som svarer til forudsigelser fra det internationale panel for klimaændringer (IPCC), og bestemme de enkelte arters evne til at tilpasse sig disse ændringer i temperaturer. Vi vil karakterisere mekanismer som gør, at nogle arter er bedre til at tilpasse sig end andre, hvad der driver tilpasningsprocessen, og hvor hurtig den kan finde sted. Derudover vil vi i en enkelt art (D. melanogaster) karakterisere populationsstørrelsens indflydelse for ’tilpasningspotentialet’, og undersøge betydningen af genudveksling mellem populationer for at teste, hvordan genudveksling evt. kan modvirke lokale tilpasninger. Anvendelsen af molekylære teknikker kombineret med studier af eksperimentel evolution gør det muligt, i dette studie, at gøre markante fremskridt i forståelsen af evolutionær tilpasning i tid og rum.
Projekttitel: Initiation of Investigation of Dust and Nanophase Oxides on Mars using Mars Science Laboratory
Bevillingsmodtager: Morten Bo Madsen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 295.200,00
Projektbeskrivelse: Med landingen af NASA’s ”Mars Science Laboratory” (MSL) i 2012 vil der være helt nye muligheder for at løse nogle af de gåder, der knytter sig til støvet på Mars. Planetens rødlige farve skyldes støvpartikler med et indhold af ultrasmå nano-mineralpartikler af blandt andet jernoxider og hydrerede jernoxider. Vi tror disse nano-støvkorn er dannet igennem tusinder af år ved nedbrydning af klippemateriale på Mars’ overflade, men den præcise dannelsesproces er stadig ukendt. Vi vil undersøge processer på ultra-rene overflader i Marsmiljø. De dannede produkter analyseres derefter med avancerede overflade-analyseinstrumenter ved NanoGeoScience Centeret. Med nanoteknikker vil vi kunne se ændringer efter kun uger, som ville tage tusinder af år ved traditionelle analysemetoder og hermed kunne bestemme de processer, som fører til de rødlige nano-pigmenter på Mars. Gennem en ansøgning til NASA om direkte deltagelse i den kommende Mars-mission vil vi udnytte de nye instrumenter, som landes på Mars til at undersøge den rødlige komponent i støvet. Bliver vi optaget på MSL vil vores hold skulle deltage i ”science-team”-møder og i øvelserne ”Operational Readiness Tests”, fra september 2011. Bliver vi ikke optaget vil vi gennem samarbejdspartnere deltage i fortolkningen af data fra missionen blandt andet med laboratorieeksperimenter til støtte af fortolkningen af resultaterne fra overfladen.
Projekttitel: Regulation and function of Pseudomonas amyloids: harnessing misfolded protein for constructive use
Bevillingsmodtager: Per Halkjær Nielsen
Institution: Aalborg Universitet
Bevilget beløb: kr 1.848.159,00
Projektbeskrivelse: Regulering og funktion af Pseudomonas amyloider: konstruktiv udnyttelse af misfoldede proteiner Funktionelle bakterielle amyloider (FuBA) udgør en gruppe meget stærke proteinstrukturer (ligesom prioner), der spiller en væsentlig rolle i bakteriers adhæsion til overflader og videre biofilmdannelse. FuBA kan også have mere specialiserede roller, såsom binding til og invasion af værtsceller. På trods af at FuBA formentlig findes på overfladen af de fleste mikroorganismer, er vor viden om FuBA begrænset til de ganske få arter, hvor amyloiderne er blevet oprenset og videre undersøgt. For at opnå en generisk forståelse for struktur og funktion af FuBA, er der behov for at flere typer FuBA bliver identificeret og studeret grundigt. Vi har oprenset FuBA fra en miljørelateret Pseudomonas art og karakteriseret og identificeret det primære protein subunit og operonet, der er ansvarligt for ekspression. Endvidere har vi udviklet et recombinant modelsystem der gør det muligt at undersøge reguleringen og funktionen af FuBA i tre forskellige Pseudomonas arter, heriblandt den patogene P. aeruginosa. I dette projekt ønsker vi at benytte denne platform til at gennemføre et dybdegående studie af FuBAs struktur, regulering og funktion i forskellige Pseudomonas arter. Resultaterne forventes at give en helt ny genereisk forståelse for FuBA i bakterier og for forståelsen af amyloiders dannelse og funktion generelt.
Projekttitel: Double-Coding DNA – a new way of transferring molecular information
Bevillingsmodtager: Poul Nielsen
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: kr 2.151.121,00
Projektbeskrivelse: DNA gemmer og viderebringer den genetiske kode i alle levende celler, men DNA er samtidigt et udgangspunkt for fremtidens teknologiske løsninger. DNA-nanovidenskab har hidtil været mere fokuseret på komplekse strukturer end på ny funktion. Vi ønsker at udvikle en kemisk analog af DNA, der stadig kan gemme information på sædvanlig vis men samtidigt oversætte denne til en ny kemisk kode i et andet format. Den nye DNA-analog skal således også have information på ydersiden - en information, som er designet efter formål, og som kan aflæses, oversættes og viderebringes af andre molekyler. DNA består som bekendt af to kæder opbygget af nukleosid byggesten med fire forskellige nukleobaser. Kæderne danner en dobbelthelix, idet baserne parrer med hinanden. Vores plan er at designe en række byggesten med hver to nukleobaser – altså dobbeltkodende nukleosider. Efter indbygning i DNA vil den ene base pege indad og danne den sædvanlige baseparing, mens den anden vil pege udad, hvor den kan basepare med en tredje streng. Basen på ydersiden kan være forskellig fra den på indersiden, og hermed oversættes informationen fra den oprindelige DNA til en anden information – i en omkodet eller, om man vil, krypteret form. Hvis dette design lykkes, har vi bibragt DNA-nanoteknologien et nyt funktionelt redskab, der kan udvide det potentiale for kemisk information, der ligger i DNA, betragteligt. Dette kan få stor betydning i udviklingen af f.eks. DNAcomputere eller intelligent nanomedicin.
Projekttitel: Electronic Structure Methods for Transition Metal Complexes
Bevillingsmodtager: Jeppe Olsen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 1.611.506,00
Projektbeskrivelse: I dette projekt udvikles nye metoder til at beskrive elektronstrukturen af komplekser indeholdende op til 5 overgangs metal atomer. Sådanne komplekser optræder i en række biologiske sammenhænge. For eksempel består det kompleks, som er ansvarlig for dannelsen af oxygen fra vand, af fem manganatomer bundet til hinanden gennem ilt-broer. Mere specifikt vil der blive udviklet metoder til at bestemme elektronstruktur, energi, og spektra af sådanne komplekser. Herved vil det blive muligt at lave beregninger på sådanne komplekser med en langt nøjagtighed, der er lang større end tidligere. De teoretiske betegnede spektra for forskelllige geometrier og elektronstrukturer vil blive sammenlignede med de eksperimentelle spektra, og dette vil lede til en væsentlig bedre forståelse af disse vigtige komplekser.
Projekttitel: Understanding the molecular basis of α-synuclein oligomer toxicity
Bevillingsmodtager: Daniel Erik Otzen
Institution: Aarhus Universitet
Projektbeskrivelse: Proteinet alpha-synuclein (aSN) spiller en central rolle i Parkinson’s sygdom hvor det klumper sig sammen i en indviklet aggregeringsproces der ender med store uopløselige protein klumper bestående af amyloide fibriller. Man ved at små aSN aggreter bestående af ca. 12 aSN enheder dannes i det tidlige aggregeringsforløb og at de spiller en særligt vigtig rolle i Parkinson’s syge idet de kan ødelægge celle membraner (fedthinder) i hjernen og derved dræbe celler. Det er dog uklart hvordan aSN oligomerer dræber celler og man kender meget lidt til oligomerens struktur på det molekylære niveau da de tidlige stadier i aggregeringsprocessen er flygtige og de dertil hørende tilstande
forefindes i meget lave mængder. Vi har ved hjælp af 60 kemiske stoffer, der påvirker aggregeringsforløbet og størrelsen af aSN aggregater i forskellig grad, beviser for at aSN aggregerer
gennem stadier bestående af henholdsvis 3, 6, og 12 aSN enheder og at disse stoffer yderligere kan påvirke oligomerens evne til at dræbe celler. Dette åbner op for struktur studier af individuelle
aggregeringsstadier og deres vekselvirkning med cellemembranen. I dette projekt vil vi studere oligomerernes struktur og biologiske aktivitet. En bedre forståelse af sammenhængen mellem disse to
egenskaber vil forøge vores grundlæggende viden om neurodegenerative sygdommes molekylære grundlag og samtidig danne basis for udviklingen af nye lægemidler der hæmmer dannelsen af oligomeren eller dens interaktion med membraner.
Projekttitel: Reducing the chance of risk of extinction in endangered European bison population by devising management strategies exploit new DNA technology
Bevillingsmodtager: Cino Pertoldi
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 647.709,00
Projektbeskrivelse: Populationen af den europæiske bison der lever i Bialowienza, Polen, uddøde i 1919, men blev efterfølgende reetableret ud fra syv individer. Det har ført til indavl og en reduktion i den genetiske variation og dermed evnen til at tilpasse sig miljøforandringer. Formålet med dette projekt er, at udarbejde en avlstrategi der kan sikre bevarelsen af den europæiske bison. Avlsstrategien vil blive lavet med udgangspunkt i genetiske undersøgelser af population i Bialowienza før og efter reintroduktionen i år 1919. Den genetiske variation vil blive estimeret ved at bruge en ny SNP chip. De genetiske data vil blive bruget til at rekonstruere hele bisonpopulationens stamtræ siden reintroduktionen og sammen med computersimuleringer, vil de genotypiske data også blive brugt til at belyse: Hvor stor var den genetiske variation før og efter reintroduktionen af den Europæiske bison? Har selektion på den reintroducerede population været i stand til at fjerne skadelige alleler? Er den effektive populations størrelse og det evolutionære potentiale stort nok til at den Europæiske bison? Alle informationerne vil indgå i udarbejdelsen af en optimal avlsstrategi for at minimere tabet af genetisk variation og dermed sikre bevarelsen af den Europæiske bison. Dette projekt kan blive det første eksempel på en population fra en truet art, som er forvaltet ved brug af en markør bistået selektionsstrategi, og kan starte en ny æra for forvaltningsstrategier i konservationsbiologi.
Projekttitel: Experimental search for generic principles in de novo protein folding II
Bevillingsmodtager: Flemming Martin Poulsen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 2.015.892,00
Projektbeskrivelse: Med NMR spektroskopiens primære måle-parameter, den kemiske forskydning, kan vi identificere de første strukturdannelser i proteinfoldningen. Med dette som udgangspunkt har vi udviklet en metode til at identificere de specifikke interaktioner mellem peptidkædens forskellige aminosyresidekæder, som dannes under foldningen. Metoden har nu været anvendt på flere proteiner og ført til, at vi har kunnet foreslå en foldningsvej for det først e protein vi undersøgte. Dette forskningsarbejde har vi beskrevet i 2010 i det amerikanske tidsskrift ”Proceedings of the National Academy of Sciences, USA”. Vi er nu i gang med at dokumentere metodens generelle anvendelighed ved at undersøge en række andre proteiner med metoden. Det er formålet at frembringe detaljerede informationer om proteinfoldningen, som kan bruges til at forudsige peptidkæders foldningspotentialer og ultimativt deres tredimensionale struktur. Sideløbende er vi i gang med et forskningsprogram, hvor vi studerer proteinfoldningen med to forskellige et-molekyle metoder. Ved hjælp af en optisk pincet undersøger vi proteinfoldning under mekanisk stress som påføres på udvagte steder i proteinet. Med en anden et-molekyle metode, hvor vi med fluorescerende signalmolekyler placeret på de samme steder, planlægger vi at følge proteinfoldningen. Ved at sammenholde resultaterne opnået med de to typer et-molekyle studier med vores NMR resultater forventer vi at kunne opnå resultater, der giver os indsigt i proteinfoldningens mekanismer.
Projekttitel: Perturbations of cellular dNTP levels and effect on translesion synthesis and genomic stability
Bevillingsmodtager: Lene Juel Rasmussen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 2.156.570,00
Projektbeskrivelse: Skader på DNA bliver repareret af specifikke reparationsmekanismer i cellen, men med mellemrum undslipper disse skader reparationsystemets opmærksomhed. Når celler deles bliver også DNA replikeret således at en komplet version findes i hver celle. Hvis der stadig er DNA skader tilstede, kan replikeringen af DNA hæmmes og øge risikoen for at DNA strengen brydes hvilket kraftigt øger risikoen for at en celle kan udvikle sig til en cancercelle. For at undgå dette indeholder cellen en translesion syntese (TLS) mekanisme der kan genstarte DNA replikationen. Hvis denne TLS mekanisme ikke fungerer optimalt øges risikoen for udvikling af cancerceller betragteligt.I gær er det fundet at koncentrationen af DNA byggesten er vigtig for effektiviteten af TLS mekanismen. Formålet med dette projekt er at undersøge om dette også er tilfældet i humane celler og endvidere om det kan forklare sammenhængen mellem sygdomme som vides at påvirke mængden af DNA byggesten og cancer. Mitokondrier er ansvarlige for omdannelse af næring til energi i cellen. I løbet af et menneskeliv er det vist at kroppens mitokondrier langsomt degenerer. Vi har tidligere fundet at dysfunktion af cellens mitokondrier kan påvirke produktionen af DNA byggesten. Mitokondrielle dysfunktioner er derfor eksempler på sygdomme der vil kunne forringe effektiviteten af TLS mekanismen samt øge risikoen for at en tumor udvikler sig.
Projekttitel: Role of mRNA translation in regulation of muscle protein synthesis
Bevillingsmodtager: Erik A. Richter
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 1.254.240,00
Projektbeskrivelse: Bevaring af muskelmasse og funktion er en vigtig forudsætning for normal bevægelighed. Muskelmassens størrelse afhænger af et fint samspil mellem opbygning og nedbrydning, og undersøgelser viser at det oftest er opbygningstrinnet som er det der reguleres og nedsat proteinopbygning er derfor nøglen til nedsat muskelmasse. Vi har etableret et samarbejde med forskere i UK, som har produceret en mus som genetisk mangler en vigtig hæmmende regulator af proteinsyntesen og vi har i indledende undersøgelser vist at disse mus har en knap 15% større muskelmasse i forhold til normale kontrolmus. Vi ønsker nu at undersøge disse mus i detaljer for at forstå på molekylært niveau, hvordan fravær af et enkelt regulerende enzym kan skabe så store forandringer i en mus. Endvidere vil vi undersøge om den større muskelmasse er et resultat af flere fibre i musklerne eller de enkelte fibrer bliver større og evt. også medfører en ændret muskelfibertypefordeling og ændret mitokondriekapacitet. Vi vil også undersøge, om disse mus er beskyttede mod inaktivitetsrelateret tab af muskelmasse og funktion. Vi forventer, at disse undersøgelser vil være vigtige i forståelsen af hvorledes proteinopbygning reguleres.
Projekttitel: Characterization of Protein and Protein Complex Structures in Biomembranes
Bevillingsmodtager: Bjoern Sander
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 2.153.474,00
Projektbeskrivelse: Studier af de tre-dimensionelle (3D) strukturer af proteinkomplekser spiller en central rolle inden for strukturbiologi for bedre at forstå grundlaget af molekylære interaktioner i cellen. I denne sammenhæng udgør kryogen elektronmikroskopi (kryo-EM) en vigtig metode, som er i stand til at undersøge strukturen af store proteinkomplekser under fysiologiske betingelser. Imidlertid danner membranproteinkomplekser en gruppe proteiner, som er vænskelige at undersøge ved hjælp af kryo- EM, idet de ikke er vandopløselige. For bedre at forstå grundlaget for molekylære interaktioner af membranproteiner og for at identificere nye angrebspunkter for lægemidler, vil dette projekt bidrage til at udvikle nye biofysiske metoder til at undersøge strukturen af membranproteinkomplekser ved hjælp af kryo-EM. Til dette formål vil membranproteinkomplekser indbygges i biomembraner som liposomer med hensyn på at visualisere dem på et avanceret elektronmikroskop under kryogene betingelser. Selvom det er vanskeligt at tage billeder af membran-bundne proteiner med passende opløsning og kontrast, vil sådanne billeder have en stor betydning for forståelsen af membranproteiner, idet de danner grundlaget for at beregne 3D-strukturen af makromolekyler ved hjælp af højtydende computernetværk. Samtidig vil vi udvikle og anvende metoder, som kan bruges til 3D rekonstruktion ud fra billederne foruden at de kan integreres med data fra andre strukturbiologiske teknikker.
Projekttitel: A detailed portrait of chimpanzee evolution with implications for the descent of man
Bevillingsmodtager: Hans Redlef Siegismund
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 2.117.396,00
Projektbeskrivelse: Chimpansen er vores nærmeste nulevende slægtning. Til trods for dette, er vores viden om arten sparsom. Vi har designet et banebrydende projekt, hvis resultater vil give os en dyb forståelse af chimpansens evolution og dermed også for forståelsen af menneskets evolution. Vi har en unik samling af blodprøver og vil sekventere hele genomet fra 6 individer fra hele artens udbredelsesområde i Afrika (2 fra den vestlige, den centrale og den østlige underart). Metodemæssigt vil vi anvende avancerede statistiske i samarbejde med internationalt førende forskningsgrupper. Med unikke prøver, avancerede analyser og omfattende ny viden vil vi kunne afklare grundlæggende spørgsmål om chimpansen – og om mennesket. Ved at sammenligne menneskets og chimpansens arvemasser vil det være muligt at identificere de forskelle, der adskiller os, og dermed give svar på grundlæggende spørgsmål såsom: tidspunktet for arternes dannelse, identifikation af gener med betydning for artsdannelsesprocessen, vigtigheden af naturlig selektion for de to arter, samt udredning af tilpasninger i arvemassen hos mennesket og chimpansen. Desuden vil vi få en indgående forståelse af, hvordan de to arters arvemasser er organiseret og hvordan disse har udviklet sig. Ud over den enestående evolutionære indsigt, vil projektet også være epokegørende for fremtidige grundvidenskabelige og anvendte forskningsprojekter.
Projekttitel: Compaction and Differentiation of Volcanic Systems
Bevillingsmodtager: Christian Tegner
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: kr 2.159.526,00
Projektbeskrivelse: Kemisk differentiation af Jorden (f.eks. i kerne, kappe og skorpe) er et resultat af fysisk separation af mineraler, smelte og gas i vulkanske systemer over geologisk tid. Ved kompaktion af delvist opsmeltet materiale presses smelte opad i forhold til krystallerne. Kompaktion har derfor været foreslået som en mekanisme der driver differentiation i vulkanske systemer. Sammen med to ph.d.- studerende vil vi be-lyse den rolle, som kompaktion spiller i differentiationen af Jordens geologiske systemer. Vi vil kvanti-ficere, fortolke og modellere 3D-mikrostrukturer og mikro-geokemiske variationer i bjergarter, der er dannet ved kompaktion i subvulkanske magmakamre.
Projekttitel: Acquisition and interpretation of seismological data in the North Atlantic region
Bevillingsmodtager: Hans Thybo
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: kr 2.159.117,00
Projektbeskrivelse: Den pladetektoniske teori kan forklare de fleste observationer af den dynamiske udvikling af planeten Jorden. Teorien havde den samme indflydelse på geovidenskaberne for fyrre år siden som Darwins teorier for biologien et århundrede tidligere. Nogle storskala fænomener kan dog ikke forklares direkte med denne teori, bl.a. oprindelsen af de trans-atlantiske bjergkæder. Dette muliggør udvikling af nye geodynamiske teorier, som må baseres på kendskab til struktur og sammensætning af bjergarterne i jordens indre. I dette projekt tolkes allerede indsamlede seismologiske data fra Grønland. Der indsamles endvidere nye seismologiske data i det nordlige Skandinavien, således at de betydeligste bjergkæder omkring Nordatlanten vil være dækket med højkvalitets seismologiske data. Integreret tolkning af seismologiske, refraktionsseismiske og gravimetriske data vil lede til en detaljeret forståelse af hele litosfærens (jordskorpen og den øverste kappe) struktur og sammensætning, samt give oplysning om eventuel anisotropi i asthenofæren, hvilket kan være en indikator for den tektoniske plades bevægelse. Tolkningerne vil vise om jordskorpen er i isostatisk ligevægt eller om topografien er bestemt af dynamiske kræfter fra jordens kappe. Resultaterne vil danne grundlag for kvantitative modelleringer af de geodynamiske processer, som har forårsaget dannelsen af de enigmatiske bjergkæder omkring Nordatlanten. Projektet indgår i en række internationale samarbejdsprojekter.
Projekttitel: Theory of Nanowire Plasmonic Lasers
Bevillingsmodtager: Morten Willatzen
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: kr 1.824.725,00
Projektbeskrivelse: Det ansøgte projekt omhandler udvikling af en ny stringent teori for lasing i nanowire plasmoniske strukturer. Til formålet benyttes to hovedkonfigurationer: Et nanowire laser-forstærkningsmedium med en metallisk overflade samt den inverse struktur bestående af en metal nanowire indhyllet i et laser-forstærkningsmedium. Som en modifikation af de to hovedkonfigurationer betragtes også systemer, hvor en nanowire erstattes med en nanoring. Hovedvægten lægges på undersøgelse af regimer, hvor strukturerne genererer kohærente overflade plasmon-polaritoner dvs. opererer som en spaser. Projektet er en udbyggelse af ansøgernes nyligt udviklede eksakte teoretiske modeller for analytiske løsninger til Maxwells ligninger på nanowire og nanoring strukturer. De foreslåede teoretiske studier på nanowire/metal og nanoring-strukturer vil løbende i projektet verificeres mod eksperimentelle resultater af to førende eksperimentelle grupper i nanooptik ved SDU under ledelse af professorerne Horst-Günter Rubahn og Sergey Bozhevolnyi.