Bevillingerne er givet inden for rammerne af Det Frie Forskningsråds Opslag E2013 og F2014. Bevillinger til DFF-Forskningsprojekter gives til en eller flere forskere, der ønsker at undersøge vigtige videnskabelige spørgsmål inden for et velafgrænset område.
Rådet har i alt modtaget 347 ansøgninger om støtte til DFF-Forskningsprojekt 1 og 2. Det samlede ansøgte beløb til ansøgningsfristen i oktober/november 2013 var på ca. 1,17 mia. kr.
Bevillings- og afslagsbreve vil blive udsendt snarest muligt. Afslag vil indeholde en kortfattet begrundelse, der peger på de væsentligste faglige grunde til, at ansøgningen ikke opnåede bevilling.
Der tages forbehold for trykfejl og eventuelle nødvendige budgetjusteringer. Enkelte ansøgere er optaget på venteliste og vil modtage direkte besked herom.
DFF - Forskningsprojekt 1
Projekttitel: Applied Probability
Bevillingsmodtager: Søren Asmussen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.452.120
Projektbeskrivelse: Projektet sigter mod modelformulering og udregning for fænomener fra den virkelige verden hvor tilfældighed spiller en afgørende rolle. Eksempler er (a) forsikringsmodeller hvor man kan se på udbuds- og efterspørgselsproblematikken mellem selskab og kunde som et spil, og på principper for præmieudregning der bedst muligt tilgodeser at være retfærdige i retning af at føre frem til præmier tilpasset den enkeltes risiko; (b) systemer i datatransmission og programafvikling i computere, hvor der kan opstå fejl og man vil være interesseret i at sætte tal på sandsynligheden for store forsinkelser; (c) beregning af sandsynligheder for store tab for finansielle institutioner; (d) modellering af fluktuationerne i udsvingsstørrelse på aktiemarkeder.
Projekttitel: The effect of sexual selection on alternative male mating strategies
Bevillingsmodtager: Trine Bilde
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.587.621
Projektbeskrivelse: Seksuel selektion er en stærk evolutionær kraft der virker på individets reproduktive succes. Hanner er under stærk seksuel selektion om hunnernes gunst, og det medfører evolution af ekstravagante adfærdstyper med den funktion at maksimere hannernes parringssucces og antal afkom. Det kan føre til at der opstår alternative parringsstrategier, for eksempel benytter edderkoppehanner af arten Pisaura mirabilis sig af bryllupsgaver bestående af et insekt som de giver til hunnen i forbindelse med parring, og de kan spille død for at sikre sig adgang til længere parringer. Hannerne varierer brugen af alternative parringstaktikker ved at benytte sig af falske gaver hvor de pakker et værdiløst insektskelet ind og dermed snyder hunnen. Et af de store spørgsmål indenfor evolutionsbiologien er, hvordan alternative reproduktive strategier kan opretholdes indenfor en population, fordi naturlig selektion forventes at fiksere den mest succesrige strategi. Formålet med dette projekt er, at undersøge hvordan seksuel selektion og hunners promiskuitet kan opretholde alternative parringsstrategier, og hvordan forskelle i intensiteten af selektion kan medføre forskelle i brugen af parringstrategier imellem populationer. Vi kortlægger effekten af hunners præference og antallet af partnere på frekvensen af hannernes brug af forskellige strategier i forskellige populationer ved brug af felt data, genetiske faderskabsanalyser og simuleringsmodeller.
Projekttitel: Molecular photonics at Polymer - DNA interfaces
Bevillingsmodtager: Victoria Birkedal
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.591.148
Projektbeskrivelse: I år 2000 blev Nobelprisen i kemi givet til en banebrydende opdagelse: plastik lavet af polymere molekyler, der leder strøm. Opdagelsen dannede blandt andet grundlag for bedre fladskærme. De ledende polymere har fremragende optiske enskaber med lovende anvendelser i en række andre områder som laserer, solceller og biomedicinske sensorer. Forskere i organisk kemi på Aarhus Universitet har opdaget en ny måde at lave polymererne på. Den gør det muligt at dekorere polymeren med DNA. Dermed kan materialet opløses i vand og kan bringes til at vekselvirke med biomolekyler. Det åbner døren til en række nye anvendelser indenfor molekylær fotonik. I projektet vil vi undersøge de nye materialers unikke optiske egenskaber helt ned på enkelt molekyle niveau og studere hvordan de kan tunes. DNA har en fantastisk evne til at danne avancerede molekylære strukturer, som vi vil bruge til at kontrollere polymerens optiske egenskaber. Viden fra projektet vil danne grundlag for fremtidig udvikling af bedre nanoteknologiske løsninger.
Projekttitel: Effects of endocrine disrupting chemicals on the basic reproductive biology in molluscs
Bevillingsmodtager: Poul Bjerregaard
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: 1.296.000
Projektbeskrivelse: Dannelse af blommeproteiner og æg i testiklerne (intersex) hos hanfisk har i snart to årtier fungeret som veletablerede biomarkører for hormonforstyrrelse i vandmiljøet. Det er hos fisk – men ikke hos bløddyr - fuldt ud forstået, hvordan dannelsen af blommeproteiner kontrolleres af det hunlige kønshormon, østrogen. Alligevel anvender flere forskergrupper blommeproteiner hos muslinger som markør for østrogenpåvirkning. I disse undersøgelser - publiceret i ellers velanskrevne videnskabelige tidsskrifter - anvendes en indirekte metode, hvor niveauerne af blommeprotein estimeres ud fra blommeproteinernes fosfatindhold – såkaldt alkali labil fosfat (ALP). Vore indledende undersøgelser viser 1) at udsættelse for østrogen i vandet hverken inducerer intersex eller syntese af blommeprotein -bestemt ved en specifik, immunokemisk metode – hos muslingen Unio tumidus, og 2) at ALP hos denne art ikke kan anvendes som et estimat for niveauet af blommeprotein. I engelske studier medførte udsættelse af muslingen Scrobicularia plana for det østrogene kemikalie, octylphenol, på den anden side intersex, hvilket understreger vor mangel på viden. Vi ønsker at udvikle specifikke, immunokemiske metoder til bestemmelse af blommeproteiner hos flere arter af bløddyr (snegle og muslinger), og vi ønsker at finde ud af, i hvilke/t organ/er blommeproteinet dannes, og hvorledes dannelsen påvirkes af udsættelse for naturlige kønshormoner og kemikalier med hormonforstyrrende virkninger.
Projekttitel: Integrating Plant Ecophysiology and Genetics with Plant-Insect Interactions in Response to Global Change
Bevillingsmodtager: Hans Brix
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.590.707
Projektbeskrivelse: Invasive plantearter udgør en trussel mod den biologiske mangfoldighed, da de er så aggressive og konkurrencedygtige, at de fortrænger de oprindeligt hjemmehørende plantearter. Typiske egenskaber ved invasive planter er, at de vokser hurtigt, spredes hurtigt, og danner tætte bestande, der skygger for andre arter, men paradoksalt nok opfører mange invasive plantearter sig ikke invasivt der hvor de er hjemmehørende. Formålet med projektet er at øge forståelsen af de processer og egenskaber hos invasive planter, der betinger, at de er invasive i nye udbredelsesområder, men ikke hvor de er hjemmehørende. Vi vil benytte tagrør (Phragmites australis) som model organisme og søge forklaringer baseret på naturlig selektion, genetiske begrænsninger og genetiske betingede tilpasninger i økofysiologiske egenskaber samt vekselvirkning med herbivorer (insekter). Endvidere vil vi undersøge invasionshistorien for Tagrør i Nordamerika og klarlægge den genetiske struktur og evolution i de nye udbredelsesområder. Forskellige hypoteser for invasion, herunder øget fænotypisk plasticitet, kromosomfordobling og hybridisering, og allelopati vil blive undersøgt. Projektet udføres i tæt samarbejde med forskere fra USA og Tjekkiet.
Projekttitel: Two-dimensional dipolar quantum gases
Bevillingsmodtager: Georg Morten Bruun
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.468.327
Projektbeskrivelse: Når vi støder på et nyt kvantesystem, kan vi lære mere om de mulige tilstande af stof, der eksisterer i naturen. Kolde kvantegasser består af millioner af atomer/molekyler, som er kølet ned til en temperatur tæt på det absolutte nulpunkt. Faktisk er det koldeste sted i universet ikke et mørkt sted i en fjern galakse, men derimod inden i et af de vakuumkamre her på jorden, som indeholder kvantegasser! Kvantemekanik spiller en afgørende rolle for disse gassers egenskaber, og de kan endvidere manipuleres med en hidtil uset fleksibilitet. Studiet af kvantegasser har derfor resulteret i en række epokegørende opdagelser, og denne tendens ser ikke ud til at stoppe. Dette projekt omhandler kvantegasser bestående af dipolære molekyler. Vi vil studere fire specifikke spørgsmål. Det første omhandler, hvorvidt en frastødende vekselvirkning mellem dipolerne kan føre til, at de binder sig til hinanden og danner en superleder. Vores mål er at kaste nyt lys på mekanismen bag høj-temperatur superledning. I det andet spørgsmål undersøges, om en dipolær gas kan danne en supersolid, som er en mærkelig blanding af en krystal og en superleder, vis eksistens har været debatteret i mere end 40 år. Det tredje spørgsmål omhandler, hvordan man kan detektere såkaldte Majorana fermioner i kvantegasser. Disse partikler har en række besynderlige egenskaber, men de er endnu ikke observeret. Endelig vil vi påvise eksistensen af en helt ny kvantefase, som er en mellemting mellem en væske og en krystal.
Projekttitel: Self-assembled nanostructures - stochiometry on the nanoscale.
Bevillingsmodtager: Jørn Bolstad Christensen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.586.900
Projektbeskrivelse: "Selv-organiserende nanostrukturer – ordnede forhold i nanoskala. Størrelsen betyder noget – også når det er i nanometer området, men hvad bestemmer størrelsen af nanostrukturer dannet ved selv-organisering, og kan man forudsige hvad der kan dannes? At det må være muligt kan ses ved at betragte Naturen, hvor for eksempel vira er et glimrende eksempel på nanostrukturer dannet ved selv-organisering. Egenskaber som giftighed og nedbrydelighed afhænger også af størrelse og struktur, og i takt med at flere produkter i vores hverdag får et islæt af nanopartikler/nanostrukturer bliver det også nødvendigt at undersøge, hvad der kan dannes når for eksempel vidundermaterialet grafen kommer i kontakt med proteiner. Dette spørgsmål vil blive undersøgt ved at studere veldefinerede modelsystemer baseret på polycykliske aromatiske forbindelser (grafen-udsnit) og dendrimerer (simple modeller for globulære proteiner).
Projekttitel: Regulatory mechanisms of nanovesicle secretion
Bevillingsmodtager: Robert Andrew Fenton
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.541.654
Projektbeskrivelse: Ekstracellulære nanovesikler, såkaldte "exosomer", er små membranafgrænsede vesikler, der udskilles af en række celletyper. Exosomer indeholder forskellige molekylære bestanddele fra deres oprindelsescelle bl.a. proteiner og genetisk materiale. For nyligt blev exosomer opdaget i normal human urin. De potentielle funktioner af urin-exosomer, og hvordan den regulerede udskillelse af disse foregår, er imidlertid uafklaret. Dette projekt sigter mod at anvende moderne ”mass spectrometry-based proteomics” til at undersøge de underliggende mekanismer for urin-exosomsekretion i normale og patofysiologiske modeller.
Projekttitel: Earth's Decaying Dipole
Bevillingsmodtager: Christopher Charles Finlay
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: 1.561.455
Projektbeskrivelse: Jordens Aftagende Magnetfelt Jordens globale magnetfelt beskytter livet på vores planet mod den konstante strøm af ladede partikler fra Solen, "Solvinden", og benyttes af mennesker og dyr til navigation. Målinger af Jordens magnetfelt gennem århundreder viser, at det til stadighed svækkes - det er i dag 10% svagere, end det var i 1840. Magnetfeltet skabes af den såkaldte geo-dynamo, som drives af bevægelser i den ydre, flydende del af Jordens kerne, den såkaldte geo-dynamo, og vores hypotese er, at svækkelsen skyldes globale, roterende strømme i kernen. Dette projekt vil teste denne hypotese gennem state-of-the-art computer simuleringer af geo-dynamoen og sammenligne forudsigelser fra vores hypotese med målinger af Jordens magnetfelt fra satellitter og jord-baserede observatorier.
Projekttitel: How secret is a secret?
Bevillingsmodtager: Hans Olav Geil
Institution: Aalborg Universitet
Bevilget beløb: 2.538.720
Projektbeskrivelse: Vi udvikler matematiske metoder ved hjælp af hvilke, man kan beskytte data mod at blive aflyttet. Alt efter i hvilket medie, kommunikationen finder sted, er der brug for forskellige matematiske konstruktioner. Vi betragter to situationer, nemlig en klassisk kanal (eksempelvis et kabel) og et netværk (eksempelvis internettet). De udviklede metoder udmærker sig ved samtidig at kunne beskytte kommunikationen mod støj og hærværk. De matematiske konstruktioner, udviklet til den klassiske kanal, finder også anvendelse i helt andre sammenhænge. Nemlig i secret sharing, hvor en hemmelighed ønskes fordelt blandt en gruppe individer - på en sådan måde, at alene delgrupper af en vis størrelse kan genskabe hemmeligheden. Et sådant system blev eksempelvis benyttet i Sovjetunionen for at modvirke, at atomvåben blev affyret ved en fejl. Secret sharing schemes med yderligere matematisk struktur kan også bruges i den situation, hvor et individ ønsker at udføre en stor beregningsopgave ved hjælp af fremmede computere, men hvor det samtidig er essentielt, at de fremmede computere ikke får adgang til for mange oplysninger. De matematiske metoder anvendt i forbindelse med netværk involverer, at man giver stationerne i netværket frihed til selv at bestemme, hvorledes data skal behandles. Dette øger på overraskende vis den mængde af data, der kan sendes gennem netværket.
Projekttitel: Regulation of genome integrity by protein quality control
Bevillingsmodtager: Rasmus Hartmann-Petersen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 1.900.004
Projektbeskrivelse: Under cellers deling er det afgørende, at arvemassen fordeles ligeligt mellem døtrecellerne. En ujævn fordeling af arvemassen kan medføre, at celler mister kromosomer eller får tilført ekstra kromosomer. Da dette typisk ses i cancerceller, er en skæv fordeling af arvemassen blevet forbundet med denne sygdom. Fordeling af kromosomer under celledelingen varetages af nogle store proteinkomplekser kaldet kinetochorer. Vi har for nylig fundet, at celler, for at sikre ligelig fordeling af arvemassen under celledelingen, har et dedikeret kontrolsystem indrettet til at beskytte komponenter i kinetochorerne. Projektets mål er at identificere nye komponenter i dette kontrolsystem og undersøge dem i detaljer. Studierne vil omfatte biokemiske, biofysiske, genetiske og cellebiologiske undersøgelser. De opnåede resultater vil belyse denne nyfundne mekanisme vore celler anvender til at beskytte vores arvemasse og sikre dens korrekte videregivelse til den næste generation.
Projekttitel: A probabilistic framework for simultaneous analysis of genomic data within and between species
Bevillingsmodtager: Asger Hobolth
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.588.265
Projektbeskrivelse: Vi er vidner til en revolution i indsamlingen af genetisk variation fra levende organismer. Datasættene involverer typisk millionvis af genomiske positioner og flere hundrede individer. I et nyligt studie er arvemassen fra mere end 75 forskellige aber (menneske, chimpanse, bonobo, gorilla og orangutan) blevet kortlagt. Data er således ubegrænset, og den store udfordring er at formulere og udvikle stokastiske modeller, der kan analysere data med henblik på at forstå de demografiske historier og selektionstryk, de forskellige arter har oplevet. Det matematiske grundlag for analyse af DNA sekvenser blev grundlagt af Ronald Fisher og Sewall Wright i begyndelsen af 1930'erne, og er siden blevet forfinet til et meget højt niveau. Formålet med dette projekt er at approksimere Wright-Fisher modellerne på en så robust måde, at vi i fremtiden kan analysere data indenfor og mellem arter fra mange individer i et overordnet framework. I dag analyseres data indenfor og mellem arter hver for sig med seperate metoder.
Projekttitel: Evolutionary responses of soil invertebrates to global warming
Bevillingsmodtager: Martin Holmstrup
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.475.534
Projektbeskrivelse: Alle modeller viser at vores klima bliver varmere, men kan arter tilpasse sig klimaændringer i samme tempo som disse ændringer finder sted? Dette spørgsmål er fundamentalt og vigtigt for at kunne forudsige hvilke effekter de kommende klimaændringer vil få på økosystemer. Hovedformålet med dette projekt er at undersøge de evolutionære responser på global opvarmning hos jordbundsdyr. Projektet vil udnytte et unikt ”naturligt klimaeksperiment” på Island, i et område hvor geotermiske forhold har ændret sig for henholdsvis 5 og ca. 100 år siden. Ved at indsamle og opformere jordbundsdyr fra kontrolområder og opvarmede områder er det muligt at teste for genetiske tilpasninger til øget temperatur i ”common garden” og transplantations forsøg, og at få en indikation af hvor hurtigt sådanne genetiske tilpasninger kan finde sted. Vores hovedhypotese er, at opvarmning har gjort lokale populationer mere varme- og tørketolerante, men samtidig mindre kuldetolerante gennem naturlig selektion. Projektet vil i samarbejde med forskere fra VU University, Amsterdam, teste for genetiske tilpasninger i 6-8 arter af jordbundsdyr som f.eks. springhaler og regnorme, og undersøge i detaljer hvilke fysiologiske mekanismer der lægger til grund for disse tilpasninger.
Projekttitel: Photocatalysis under Interstellar Conditions
Bevillingsmodtager: Liv Haahr Hornekær
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.590.727
Projektbeskrivelse: Her på jorden kender vi polycykliske aromatiske kulbrinter, som kræftfremkaldende forurening i bilers udstødnings gas. I det interstellare medium, området mellem stjernerne, spiller de samme molekyler måske en helt anden og meget mere godartet rolle, som katalysatorer for kemiske reaktioner, der skaber den molekylære kompleksitet som astronomer observerer. Mere end 150 forskellige molekyler er indtil nu detekteret i det interstellare medium. De fleste er simple, men nogle er mere komplekse, som buckyballs, og pre-biotiske molekyler som formaldehyd og glykolaldehyd (et simpelt sukker molekyle). Dannelses mekanismerne for mange af disse molekyler er endnu ukendte. Gennem en serie af eksperimenter finansieret af det Europæiske Forskningsråd (under ERC StG HPAH), har vi vist at polycykliske aromatiske kulbrinter kan katalysere dannelsen af molekylær brint. Molekylær brint er det mest forekommende molekyle i hele universet og er nødvendigt for, at de mere komplekse molekyler kan laves. I dette projekt ønsker vi, at studere om polycykliske aromatiske kulbrinter også kan katalysere dannelsen af mere komplekse molekyler, samt at undersøge hvilken rolle strålingen i det interstellare medium spiller for de katalytiske processer. Eksperimenterne vil bidrage til at afklare hvordan interstellar kemisk kompleksitet opstår, og dermed i sidste ende til at svare på hvorvidt livets molekylære byggesten kunne være dannet i det interstellare medium allerede før vort solsystems opståen.
Projekttitel: Chemoselective, auxilliary-mediated glycosylation
Bevillingsmodtager: Knud Jørgen Jensen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.016.220
Projektbeskrivelse: De store landvindinger indenfor genteknologi og proteinforskning har over de sidste årtier revolutioneret forskningen indenfor molekylærbiologi og lægemiddeludvikling. Det er i høj grad de meget veludviklede basale kemiske teknikker til syntese og sekventering af DNA og proteiner, der har været drivkraften bag denne udvikling. Kemisk syntese af oligonucleotider (DNA eller RNA) og peptider er automatiseret. For den tredje klasse af biomolekyler - kulhydraterne - eksisterer tilsvarende generelle og robuste metoder simpelthen ikke. Kulhydrater har, ud over deres egenskab som energidepot, en række essentielle funktioner i kroppen, f. eks. i forbindelse med proteiners funktion, celle-celle kommunikation, infektion samt en række sygdomstilstande. Til trods for kulhydratkemiens over 100-årige historie, kræver de eksisterende syntetiske metoder fortsat en høj grad af optimering for hver enkelt sammenkobling af kulhydratenheder, hvilket besværliggør automatiseringen af disse processer. Der er således brug for fundamentalt nye metoder til sammenkobling af kulhydratenheder, via såkaldte glykosidiske bindinger. I dette projekt foreslår vi et nyt koncept for dannelse af glykosidiske bindinger, der er fundamentalt nyt. Denne metode er baseret på to trin, hvor det første er en reversibel sammenkobling, mens det andet er en omlejring og elimination som danner den glykosidiske binding.
Projekttitel: Synchronization of Oscillators and Traveling Waves in Flies and Embryos
Bevillingsmodtager: Mogens Høgh Jensen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.394.016
Projektbeskrivelse: Dette projekt bruger fysisk og matematisk modellering til at beskrive fundamentale fænomener i biologien. Vi skal fokusere på situationer, hvor biologiske oscillationer er vigtige for den enkelte organisme og skal arbejde tæt sammen med to eksperimentelle biologiske grupper. I det første tilfælde studerer vi, hvordan bevægelserne af de store vinger på "Black Soldier" fluen kobler til de små vinger på ryggen. I det andet tilfælde studerer vi, hvordan oscillerende proteiner i en muse embryo har en helt afgørende indflydelse på dannelsen af rygraden. I begge tilfælde vil vi koncentrere os om situationer, hvor to uafhængige oscillatorer kobler til hinanden, dvs. når de synkroniserer.
Projekttitel: Glacial-Interglacial Carbondioxide Variability: the Equatorial Hypothesis (EQUYP)
Bevillingsmodtager: Markus Jochum
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.338.966
Projektbeskrivelse: Istids og Mellemistids Kuldioxid Variabilitet: Ækvatorialhypotesen. Jordens klima er i løbet af de sidste 800.000 år gået igennem flere perioder med istid og mellemistid. De er korrelerede med ændringer i Jordens bane omkring Solen og forbindes med ændringer i solindstrålingen. I den periode er ændringerne i globalt isvolumen, temperatur og koncentration af kuldioxid i atmosfæren kraftigt korrelerede med hinanden. Sammenhængen mellem temperatur og isvolumen er ikke overraskende og en kraftig sne/is-albedo feedback gør det sandsynligt at forbinde dem begge med ændringer i Jordens bane. Størrelsen af variationerne i kuldioxid er imidlertid ikke fuldt forståede. Det foreslåede projekt vil fokusere på følgende hypotese: Ændringer i Jordens bane påvirker stratificeringen at de ækvatoriale oceaner og fører til ændringer i den turbulente opblanding og derigennem til ændringer i udgasningen af kuldioxid fra de ækvatoriale upwellingzoner. Dette medfører en ændring af atmosfærens indhold af kuldioxid da kilden til kuldioxid fra oceanerne ændres. Indledende eksperimenter med en fuld Jordsystemsmodel (Earth System Model) understøtter denne hypotese. Hovedarbejdet ved forslaget er først og fremmest at inkludere mere realistiske repræsentationer af blandingsprocesserne i oceanerne i Jordsystemmodellen ved Danish Center for Climate Computing (DC3), derefter at simulere starttidspunktet for den sidste istid med modellen.
Projekttitel: Characterization of native and nonnative protein oligomers
Bevillingsmodtager: Thomas Jørgen Dyreborg Jørgensen
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: 2.547.792
Projektbeskrivelse: Nærværende projekt omhandler en detaljeret karakterisering af den konformationelle dynamik for to typer af "besværlige" protein oligomere. Med udtrykket ”besværlig” menes, at de molekylære strukturer af disse oligomere, samt deres dynamik er notorisk svære at karakterisere med almindelige biokemiske metoder og spektroskopiske teknikker. Den første del af projektet vedrører den kontroversielle tetramer af proteinet alfa-synuclein (α-syn), mens den anden del af projektet omhandler en unaturlig patologisk dimer af antithrombin (AT). Der hersker videnskabelig enighed om at strukturen af monomert α-syn er ekstrem fleksibel, derimod er dens struktur i det cellulære miljø meget omdiskuteret hovedsageligt på grund af vanskeligheden ved at bestemme proteinstrukturer direkte i det cellulære miljø. Dette projekt sigter mod at karakterisere den dynamiske struktur af α-syn direkte i intakte celler vha. en ny metode baseret på H/D udveksling direkte i celler. Den anden del af projektet vedrører antithrombin, som har en struktur, der er ”sårbar” over for visse konformationelle ændringer. Dette projekt sigter mod at karakterisere den dynamisk struktur af den patologiske AT dimer for at få en grundlæggende indsigt i den molekylære mekanisme for AT polymerisation.
Projekttitel: Identification and analysis of key factors of the trade-off between growth and metabolic flexibility in microorganisms
Bevillingsmodtager: Christoph Kaleta
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: 2.325.600
Projektbeskrivelse: In our current understanding of microbes we are often assuming them to be optimally adapted to the particular environment in which they live. However, this view is fundamentally flawed in the sense that the natural environment of most organisms is not static but very dynamic with frequent changes in conditions and the exposition to a large variety of stresses. Thus, organisms do not only need to adapt to a particular environment but need to maintain their ability to be able to rapidly adapt once environmental conditions change. Hence, they are constantly balancing between optimal growth in a particular environment and the maintenance of the flexibility to switch to new environments. The aim of this project is to investigate how microorganisms control this balance between optimal growth as well as flexibility and how the particular environment in which an organism lives influences this balance. To this end we will analyze large-scale data sets from bacteria evolved in constant environments in which they are expected to have lost their flexibility and bacteria with perturbations in important cellular regulators that control the balance between growth and flexibility. Results from this project will provide insight into a fundamental but poorly understood aspect of microbial life and will have important implications for our understanding of infection processes as well as biotechnological processes.
Projekttitel: Large random matrices with heavy tails and dependence
Bevillingsmodtager: Thomas Mikosch
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 1.902.451
Projektbeskrivelse: I de sidste 10 år blev store datamængder samlet overalt i verden, især i sammenhang med mediciniske undersøgelser (f.eks. den genetiske kode), finans (højfrekvensdata), klimadata, Internetforbindelser (google), osv. Denne data (tidsrækker) er ofte højdimensionale og deres dimension kan være større end antallet af data i stikprøven. Så er det nødvendigt at reducere denne data til nedre dimensioner, dvs. at man prøver at filtrere den vigtige information ud af dem. En af de matematiske metoder for at reducere dimensionen kældes principal component analysis (PCA). Ideen er at reducere dimensionen med hjælp af eigenværdier, som er en basis for mange højdimensionale modeller. Opgaven består i at finde ud af, hvilke af denne eigenværdier er de største (vigtigste). Tidsrækker modelleres med hjælp af stokastistiske modeller. Derfor er eigenværdierne tilfældige. I projektet skal undersøges, hvilken fordeling de største eigenværdier af store tilfældige matricer har. Denne tidsrækker har "tunge haler", dvs. at deres værdier kan være ekstrem store. Et eksampel er en børsenindeks (DAX, FTSE, S&P 500,...) fra en af de store børser i verden, hvor hvert børsenoteret selskab har en pris. Man observerer de daglige priser, som generer en højdimensional tidsrække (f.eks. den 500 dimensionale S&P 500 i USA) og så er man interesseret i at måle afhængigheden mellem de forskelliger priser.
Projekttitel: Proof-of-concept - Plant mitochondria as a model for human ageing (PlantMan)
Bevillingsmodtager: Ian Max Møller
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.573.712
Projektbeskrivelse: Mennesket har, ligesom andre pattedyr, en begrænset levetid. Med alderen sker der en ophobning af skader på DNA og proteiner, og der kommer flere og flere aldersrelaterede sygdomme. I modsætning til dette lever mange planter (specielt træer, men også andre arter) i hundredevis eller til og med i tusindvis af år, uden at de tilsyneladende ældes. I dette projekt vil vi efterprøve en hypotese om, at forskellen mellem mennesket og de næsten udødelige planter findes i den celledel, hvor cellernes energistofskifte sker, nemlig mitokondrien. Vi vil sammenligne planters og dyrs mitokondrier i plantevæv af vidt forskellig alder - 0-200 år i poppel, 0-2000 år i en meget speciel gymnosperm fra Namibia, og 0-16 år gamle rajgræskloner - samt i humane celler fra personer af forskellig alder og fra personer med genetiske defekter, som gør, at de ældes meget hurtigere end andre mennesker. Antallet af mutationer i mitokondriens DNA, mitokondriernes DNA polymerase, ophobning af oxiderede proteiner, mængden af antioxidanter, mængden af reaktive oxygen former, og flere andre parametre vil blive målt. Målet er at identificere en eller flere parametre, som adskiller mitokondrier i gamle planteceller fra mitokondrier i gamle humane celler. Denne viden vil hjælpe os til at opnå større indsigt i hvilke mekanismer der bidrager til, at vi ældes, og dermed en større forståelse af aldringens mysterium.
Projekttitel: Aquaporin-5 in epithelial cell migration and adhesion
Bevillingsmodtager: Lene Niemann Nejsum
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.588.993
Projektbeskrivelse: Vandkanaler, aquaporiner, faciliterer transport af vand over cellemembraner. Gennem de seneste år har det vist sig at de også har andre funktioner i cellerne, nemlig at regulere celle migration. Cellemigration er vigtig for dannelsen af organer i fosteret, sår heling og kræft celler. Projektet omhandler dybdegående undersøgelser af aquaporiners rolle i cellemigration.
Projekttitel: Intracellular accumulation of soluble substrates in bacteria – a novel storage strategy in dynamic environments
Bevillingsmodtager: Per Halkjær Nielsen
Institution: Aalborg Universitet
Bevilget beløb: 1.797.271
Projektbeskrivelse: Mange bakteriearter er i stand til at optage og oplagre substrater i form af fedt, glykogen eller polyhydroxyalkanoater. Det sker typisk, når der er en ubalance i tilgængeligheden af andre næringsstoffer, fx fosfor eller nitrogen, og oplagringen giver en konkurrencemæssig fordel under dynamiske substratbetingelser. Vi har opdaget en ny strategi hos den Gram-positive Tetrasphaera, som er meget almindelig i renseanlæg med biologisk fosforfjernelse. Under dynamiske anaerobe-aerobe betingelser er den i stand til at optage visse stoffer anaerobt (bl.a. acetate og glycin), akkumulere disse som intracellulære ioner, for derefter at oxidere dem under aerobe forhold. Akkumulering af ioner hos ikke-halofile bakterier er meget dårligt beskrevet og forstået, så formålet med projektet er at etablere en metabolsk model, som forklarer de fysiologiske mekanismer, som leder til denne adfærd. Vi vil undersøge det intracellulære og extracellulære metabolom med 13C- mærkede substrater og NMR, udtrykte gener med transcriptomics og udtrykte proteiner med proteomics. Endvidere undersøges det første initielle substratoptag (sek-min) med polarization-enhanced 13C-NMR for at se, om der sker andre hurtige ændringer blandt de intracellulære metabolitter. Modellen vil blive testet på andre bakterier samt på naturlige prøver beriget med Tetrasphaera (ved hjælp af meta-omics og enkeltcelle Ramanmikrospektroskopi) for at undersøge udbredelsen i naturen, hvor dynamiske anaerobe-aerobe forhold er hyppige.
Projekttitel: The Electronic Structure of Biological and Synthetic Iron-Sulfur Clusters
Bevillingsmodtager: Jeppe Olsen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 1.787.322
Projektbeskrivelse: Molekyler indeholdende mellem to og otte jern og svovl-atomer udgør det reaktive center af en lang række af enzymer, som udfører en række forskellige funktioner of reaktioner. Det er således sådanne enzymer, som er afgørende for elektron-transporten i fotosyntesen, og sådanne enzymer står også for brydning af en række stabile kemiske bindinger. En detaljeret forståelse af funktionen af disse enzymer kan åbne op for muligheden af at lave nye katalysatorer. En nøjagtig teoretisk og beregnings-baseret forståelse af disse molekyler har imidlertid ikke været muligt, da disse molekyler indeholder en mange uparrede elektroner. I dette projekt studeres elektron-strukturen af disse molekyler med en nyligt udviklet metode, som er specielt egnet til at foretage beregninger på molekyler med uparrede elektroner, og som er flere størrelsesordner hurtigere end de tidligere metoder. Med denne nye metode forventes det at være muligt at studere de forskellige ladningstilstande af jern-svovl molekylerne, og dermed få en langt mere detaljeret og sikker forståelse af disse.
Projekttitel: Structural and biochemical analyses of proteinase inhibitors of a growth-promoting proteinase
Bevillingsmodtager: Claus Oxvig
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.586.879
Projektbeskrivelse: Metalloproteinasen PAPP-A fungerer i en lang række biologiske systemer som en aktivator af vækstfaktoren IGF. PAPP-A’s vækststimulerende effekt er væsentlig i forbindelse med prænatal og postnatal vækst, men også ved unønsket cellevækst, fx i forbindelse med cancer. Omvendt har hæmmere af PAPP-A’s enzymatiske aktivitet en bremsende effekt på cellevækst. Vi ønsker at studere de nøjagtige mekanismer, som ligger til grund for effekten af hæmmere af PAPP-A, primært ved hjælp af biokemiske metoder. En detaljeret, molekylær forståelse af det netværk af regulerende proteiner, som proteinase og hæmmer indgår i, vil potentielt gøre det muligt at udvikle nye typer af lægemidler.
Projekttitel: Eletrostatically controlled self-assembly of block copolymers
Bevillingsmodtager: Jan Skov Pedersen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.588.172
Projektbeskrivelse: Når lægemidler indtages er der ofte tilsat polymerer, som øger lægemidlets opløselighed og effektivitet. Polymererne består af to dele, hvoraf den ene er opløselig i vand og den anden er opløselig i olie. Når disse polymerer opløses i vand, dannes der nanometer store aggregater, hvori de olie-opløselige dele omslutter lægemidlet. Desværre har mange af de anvendte polymerer den uønskede egenskab, at de binder lægemidlet stærkere ved højere temperaturer. Dette forhindrer frigivelse af lægemidler ved legemstemperatur eller ved lokal opvarmning. I dette projekt, udføres grundlæggende undersøgelser af en anden type polymerer, som er elektrisk ladede og knyttes sammen ved elektrostatisk tiltrækning, men som kan adskilles igen ved at øge temperaturen eller pH. Dette gøres med henblik på at bidrage til udviklingen af systemer, der kan frigive lægemidler ved legemstemperatur. Der er næsten ingen viden om temperaturafhængigheden af polymersystemer, som er bundet sammen elektrostatisk, hverken hvad angår generel opførsel, strukturen af de dannede aggregater, eller hvordan de skilles ad ved høje temperaturer. Dette vil blive undersøgt i dette projekt ved brug af blandt andet små-vinkel Røntgenspredning, som netop kan give strukturel information på den relevante længde skala i nanometer-området. Dette vil give ny viden om de mekanismer og ændringer, der sker i disse systemer, og dette kan bruges til udvikling af nye målrettede lægemiddel leveringssystemer.
Projekttitel: Biochemistry, cell biology and physiology of mTORC2
Bevillingsmodtager: Erik Arne Richter
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.527.200
Projektbeskrivelse: Enzymet mTOR findes i 2 forskellige komplekser: mTORC1 og mTORC2. mTORC2 er meget mindre udforsket og forstået end mTORC1, men menes at være en vigtig del af bl.a de enzymsystemer, der aktiveres af insulin. Imidlertid foreligger der meget lidt viden om mTORC2s funktion i den intakte organisme, da det meste information er hentet fra cellekultursystemer. Vi har fundet at mTORC2 spiller en vigtig rolle for forbrændingsmønsteret efter et måltid og for kropssammensætningen i mus. Vi ønsker nu at finde den molekylære forklaring herpå, ved at undersøge mus med forskellige farmakologiske mTOR blokkere, samt undersøge mus, der ikke udtrykker mTORC2 i deres muskler. Vi har endvidere gjort den originale iagttagelse, at mTORC2 aktiveres i muskler under kontraktion og betydningen heraf for stofskiftet i arbejdende muskler ønskes også afklaret. Endelig er vi i samarbejde med Prof David James i Sydney ved at udvikle teknik til at undersøge alle de fosforylerede proteiner (phosphoproteomics) der findes i muskler, og undersøge i hvilken grad de er regulerede af mTORC2 i den forventning at finde nye substrater for mTORC2, og dermed kunne forklare flere af mTORC2s biokemiske og fysiologiske virkninger i kroppen. Tilsammen vil disse undersøgelser bringe vores viden om mTORC2 et kæmpe skridt videre og give mulighed for identifikation af helt nye signaleringsveje i muskler.
Projekttitel: Water processing and bio-mechanical characterization of filter-feeding jellyfish
Bevillingsmodtager: Hans Ulrik Riisgård
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: 336.960
Projektbeskrivelse: De foreslåede undersøgelser af svømning, filtrering og andre bio-mekaniske aktiviteter hos gopler (ribbegopler, smågopler, storgopler) har til formål at besvare en række relevante og grundlæggende spørgsmål, herunder om den fysiske viskositet af vand snarere end biologiske mekanismer kontrollerer effekten af temperatur på svømmehastighed, og dermed fødeoptagelsen og vækst, af forskellige størrelser og typer af gopler og udvalgte zooplankton-organismer, som tjener til føde for goplerne. Gopler er skrøbelige og generelt meget følsomme over for laboratoriebetingelser, men alligevel findes der kun meget få felt-observationer af uforstyrrede gopler. De foreslåede laboratorie-eksperimenter er designet til at afsløre i hvilket omfang effekten af temperatur er fysisk-mekanisk eller biologisk, da netop viden om disse forhold er relevant for en basal forståelse af de effekter, som stigende havvands-temperaturer vil få, ikke kun på gopler, men også disses byttedyr (zooplankton). Energi-omkostningerne til goplernes vandbearbejdning bestemmes på grundlag af disses svømmehastigheder og de fluidkræfter, der påvirker de svømmende gopler. Ved at relatere energi-omkostningerne til svømning til de samlede metaboliske energiudgifter (totale stofskifte) hos de forskellige arter af gopler med forskellige fødesøgnings-strategier, opnås ny værdifuld viden om goplernes tilpasning til en filtrerende levevis i havet.
Projekttitel: Uptake of volatile organic compounds by arctic soil
Bevillingsmodtager: Riikka Tiivi Mariisa Rinnan
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.584.634
Projektbeskrivelse: I naturen dannes en lang række flygtige organiske stoffer, hvoraf metan er den mest kendte. Andre vigtige eksempler er isopren og monoterpener. Disse flygtige stoffer dannes i jord og planter, hvorfra de kan undslippe til atmosfæren og deltage i atmosfærekemiske processer, såsom aerosoldannelse og drivhuseffekt. Det formodes endvidere at stofferne kan nedbrydes af jordens mikroorganismer, og man kan dermed både forestille et optag af flygtige stoffer til jorden samt at de flygtige stoffer som dannes i jorden, bliver helt eller delvist nedbrudt før de undslipper til atmosfæren. Endvidere er det i skovjord fra den tempererede klimazone vist, at tilstedeværelsen af monoterpener i jorden påvirker den vigtige mikrobielle nedbrydning af metan. På trods af et betydeligt potentiale for dannelse af flygtige stoffer såsom isopren og monoterpener i arktiske jorde, specielt med tanke på en evt. kommende opvarmning og deraf følgende optøning af permafrost, er den nuværende viden om disse stoffer i arktiske jorde nærmest ikke-eksisterende. Vi vil derfor med dette projekt undersøge; om stofferne er til stede i jord fra arktiske områder, om de nedbrydes i disse jorde, og endelig om de påvirker nedbrydningen af metan i jorden.
Projekttitel: Modeling the Dopamine Transporter – Dopamine, Inhibitor and Cholesterol Binding and their Influence on Dynamics
Bevillingsmodtager: Birgit Schiøtt
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.492.080
Projektbeskrivelse: Nerveceller viderebringer nervesignaler til andre nerveceller med neurotransmittere, som frigives ud i det intracellulære rum. For at stoppe signaleringen skal neurotransmitterne genoptages i nervecellen. Dette sker gennem en neurotransmitter transporter, og er vigtig for at opretholde en korrekt balance. Vi undersøger neurotransmitteren dopamins transporter (DAT), som er impliceret i mange sygdomme eks. schizophreni og Alzheimer’s sygdom. Endvidere er DAT også involveret i afhængighed af blandt andet kokain og amphetamin. Viden om DATs virkningsmåde vil muliggøre bedre medicin med færre bivirkninger, og bidrage til en øget forståelse af afhængighed. Da DATs struktur kendes, er det muligt at undersøge dens bevægelser over tid ved hjælp af molekylære computersimuleringer. Hermed kan alle atomers bevægelser beregnes over tid så man ved brug af denne metode kan opnå indsigt i de konkrete biokemiske mekanismer, der er nødvendige for at kunne transportere dopamin tilbage i nervecellen. I projektet vil vi samarbejde med en af verdens førende foreskere indenfor proteinmodellering ved University of Illinois, Urbana-Champaign, i USA. Ydermere samarbejder vi med førende eksperimentelle forskningsgrupper, hvilket muliggør en dybere forståelse af DATs mekanisme og samtidig kan give bedre modeller af proteinet under transporten. Målet med projektet er at øge vores viden om DAT afgørende, med intentionen om at skabe basis for videreudvikling af nye lægemidler til hele verdens bedste.
Projekttitel: The Fate of the Organellar Genomes in Parasitic Plants
Bevillingsmodtager: Ole Seberg
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.591.312
Projektbeskrivelse: Mistelten – kendt fra myten om Balders død fra den nordiske mytologi – nælde-silke og rafflesia, med verden største blomst, er alle velkendte snylteplanter, dvs. planter, der via direkte fysisk kontakt med en værtsplante, tilsyneladende ganske uden fordele for værten, stjæler vand og næring. Nogle parasitiske planter har endda helt opgivet fotosyntese; hvorfor bruge energi på den slags, hvis man kan parasitere på sin værts fotosyntesesystem i stedet? Derfor er kloroplastgenomet, som indeholder gener, ansvarlige for fotosyntesen, ofte mere eller mindre reduceret hos parasitiske planter; selv hos mistelten, som stadig er grøn og har egen fotosyntese. Lige så forbløffende har vi opdaget at mitokondriegenomet, cellernes energifabrik, hos mistelten er voldsomt reduceret, hvilket må betyder, at parasitiske planter i langt højere grad, eller på en helt anden måde, end vi hidtil har troet, udnytter deres værter. Sammenholdt med at der er påstande om direkte overførsel af genetisk materiale mellem parasit og vært, gør det tiden moden til en tilbundsgående undersøgelse af kloroplast- og mitokondriegenomerne i parasitiske planter. Ved at anvende nye DNA-sekvenseringsmetoder, der producere massive mængder af sekvensdata, vil vi derfor sekvensere hele kloroplast- og mitokondriegenomer fra et bredt udsnit af parasitiske planter, for derigennem at få et unikt indblik i de evolutionære mekanismer som er forbundet med parasitisme.
Projekttitel: Synthesis of Nitrogen-Based Heterocycles with Gold Catalysis
Bevillingsmodtager: Troels Skrydstrup
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.590.816
Projektbeskrivelse: Overgangsmetalkatalyse er et essentielt redskab for moderne organisk syntese, og det er afgørende for at få adgang til lægemidler og landbrugskemikalier, samt ernæring, kosmetik og produkter til personlig pleje. I dette projekt undersøges og udnyttes hidtil usete grundlæggende egenskaber af guld-baserede katalysatorer for udviklingen af nye carbon-heteroatom bindingsdannelses reaktioner med høj atom effektivitet og minimalt spild. Denne metodologi vil kunne bruges til fremstilling af flere heterocykliske systemer med mulig anvendelse i den farmaceutiske industri.
Projekttitel: Old and cold: Biology of the Greenland shark, Somniosus microcephalus.
Bevillingsmodtager: John Fleng Steffensen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.566.638
Projektbeskrivelse: Old and cold: Grønlandshajens biologi. Grønlandshajen (Somniosus microcephalus) er et de dyr man ved meget lidt om, men den er formodentlig en vigtig arter i Arktis. Nylige undersøgelser tyder på, at Grønlandhajen er blandt de længste levende dyr i verden, migrerer over store afstande på dybder ned til 1500 meter og et aktiv rovdyr i toppen af det arktiske økosystem. Igennem en række undersøgelser på hajer fra arktiske farvande vil projektet undersøge vækstmønster og maksimal alder af Grønlandhajer, kvantificere deres rolle og overordnede betydning som et rovdyr og undersøge populations genetiske struktur i hele deres fordelingsmæssige område - Nordatlanten. Projektet vil integrere flere state-of-the-art teknikker relateret til aldersbestemmelse, migration og genomics med henblik på at opnå de angivne mål.
Projekttitel: An anaerobic sink for methane in freshwater systems
Bevillingsmodtager: Bo Thamdrup
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: 2.571.120
Projektbeskrivelse: Dette projekt undersøger en nyopdaget mikrobiel proces, der forbruger metan i ferskvandssystemer under iltfrie forhold. Metan er en vigtig drivhusgas ca. 20 større drivhuseffekt end kuldioxid. Metan dannes hovedsageligt af mikroorganismer under iltfrie forhold og næsten halvdelen af udledningen af metan til atmosfæren sker fra ferskvandsområder. Metan forbruges også i vid udstrækning af mikroorganismer, og udledningen fra et område afspejler derfor balancen mellem produktion og forbrug. Man har hidtil antaget, at metan i ferskvandssystemer kun bliver forbrugt under tilstedeværelse af ilt, og den tynde iltholdige zone i mange vådområder udgør derfor en ringe barriere mod metanudslip. Nye undersøgelser fra en dansk sø viser imidlertid et meget stort forbrug af metan i den iltfrie søbund. Forbruget skyldes en mikrobiel proces, hvori oxidationen af metan til kuldioxid er koblet til omsætning af svovl- og jernforbindelser. Da processen foregår under betingelser, som er vidt udbredte i ferskvandssystemer, er det sandsynligt, at den er af generel betydning i det globale metankredsløb. I projektet gennemføres en detaljeret undersøgelse af den anaerobe metanoxidation i ferskvandssystemer med det mål at placere processen ”på landkortet”. Herunder vil vi finde ud hvilke mikroorganismer, der er involveret, hvordan de omsætter metan, og hvilken betydning de har for metankredsløbet i, og udslippet fra forskellige miljøer.
Projekttitel: Vertebrate hearing in air and under water
Bevillingsmodtager: Magnus Wahlberg
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: 2.562.912
Projektbeskrivelse: Dyrs sanser er via evolutionen tilpasset det medie de lever i. Sanser som syn og hørelse er hos landlevende dyr optimeret til at fungere i luft, hvor fuldt akvatiske dyr har sanser tilpasset et liv i vand. Dyregrupper som sæler og nogle havfugle udnytter begge medier hvilket giver en unik udfordring for deres sansesystem. Vi ved at en del sæler og muligvis også en nogle havfugle har et syn og en høresans der fungerer godt i begge medier, men de præcise adaptioner er ikke kendt. Formålet med dette studie er at undersøge hvor godt gråsæler og havfugle som pingviner og edderfugle hører i henholdsvis luft og vand, og studere hvordan deres ører er tilpasset en funktion i begge medier. Vi vil benytte en unik kombination af neurofysiologi, psykofysik og playbackforsøg for at besvare helt centrale spørgsmål omkring høresansen hos hvirveldyr der lever i begge medier: Hvor godt hører de? Hvilke komponenter af lydfeltet bruger de? Hvilke dele af de indre øre er aktive under hørelsen i de respektive medier? Besvarelse af disse spørgsmål er en forudsætning for at forstå de evolutionære tilpasninger der har fundet sted hos landbaserede hvirveldyr der sekundært har tilpasset sig fødesøgning i vand.
Projekttitel: Bridging the Gap between Theory and Practice in Nature-inspired Algorithms
Bevillingsmodtager: Carsten Witt
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: 2.415.252
Projektbeskrivelse: Dataloger har i lang tid været fascineret af smarte løsninger i naturen, og har forsøgt at skrive programmer, som efterligner forskellige naturlige fænomener. Sådanne efterligninger kaldes tit naturligt inspirerede algoritmer. Man har opdaget, at naturligt inspirerede algoritmer kan løse en lang række problemer, som ikke har nogen umiddelbar tilknytning til naturen. For eksempel kan datatrafikken på internettet dirigeres omtrent på samme måde, som en koloni af myrer finder den korteste vej til en madkilde. Eller man kan bestemme den mindst pladskrævende måde at stable æsker på ved at efterligne Darwins teori om evolution. Selv om naturligt inspirerede algoritmer ofte er effektive i praksis, mangler den grundlæggende teoretiske forståelse af deres virkemåde. I dette forskningsprojekt skal der udvikles en matematisk teori om naturligt inspirerede algoritmer. Formålet med denne teori er at opstille og bevise retningslinjer for, hvordan algoritmerne i praksis skal parametriseres (indstilles) for at opnå det bedst mulige resultat. For eksempel skal projektet undersøge den optimale størrelse på populationen og mutationsstyrken i de ovennævnte evolutionære algoritmer. Ligeledes skal der skabes et teoretisk fundament for de i praksis benyttede tommelfingerregler for parametervalget. Disse undersøgelser vil bidrage til at bygge en bro mellem teori og praksis i forskningsområdet og dermed øge potentialet for anvendelser af naturligt inspirerede algoritmer.
DFF - Forskningsprojekt 2
Projekttitel: Oligosaccharide transport in probiotic bacteria of the gut microbiota
Bevillingsmodtager: Maher Abou Hachem
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: 5.905.330
Projektbeskrivelse: Vekselvirkning mellem stoffer i kostens og probiotiske bakterier har stor betydning for menneskers helbred og kan beskytte mod patogener, mave-tarm sygdomme, cancer og allergi. Kulhydratpræbiotika (hovedsageligt ufordøjelige oligosakkarider/disakkarider) ændrer tarmens mikroflora ved selektivt at stimulere probiotiske bakterier. Ny forskning viser, at transportproteiner medvirker til den probiotiske effekt, men der er ringe biokemisk og strukturel viden om disse proteiner. Projektets formål er at opnå molekylærindsigt i bakteriernes optagelse af ufordøjelige oligosakkarider vha 1) karakterisering af oligosaccharid-binding og struktur af ”solute binding proteins”, der bestemmer specificiteten for ”ATP-binding cassette” (ABC) transportører fra probiotiske Lactobacillus acidopilus og Bifidobacterium animalis subsp. lactis Bl-04, 2) specificitetsanalyse af phosphoenolpyruvatafhængige phosphotransferase systemer (PTS), der dominerer disakkaridtransport i lactobacilli, og endelig 3) undersøgelser af to bifidobakterium arters optag af humane oligosakkarider, der stammer fra tarmvæggens mukosa-lag. Hertil benyttes transcriptomanalyse af L. acidophilus NCFM samt gene ”knock-out” af PTS systemer. Undersøgelserne fører til funktionel tilordning af systemer for oligosakkaridoptagelse i probiotiske bakterier og for andre bakterier fra forskellige økonicher, hvor kulhydratoptagelse er afgørende for omdannelse af biomasse.
Projekttitel: Understanding and predicting non-linear change in the permeability of Greenland firn
Bevillingsmodtager: Jason Eric Box
Institution: GEUS
Bevilget beløb: 6.220.593
Projektbeskrivelse: En forstærket arktisk opvarmning giver øget afsmeltning af Indlandsisen på Grønland. Det giver mere smeltevand - både på overfladen og i isen. Derfor er viden om genfrysning af smeltevand på Indlandsisen vigtig, når vi ønsker at forudsige, hvordan den i fremtiden vil påvirke den globale vandstand. Under genfrysningen opvarmes de lag i snepakken, som ligger umiddelbart under overfladen. Flere lag påvirkes altså ved genfrysningen. Projektet RETAIN vil, ved hjælp af en systematisk tilgang fra observationer gennem modellering af snefortætningen, forsøge at opnå en klarere forståelse af, hvor meget smeltevand, der genfryser i snedækket. En bedre forståelse af, hvordan sneen på Indlandsisen fortættes, forventes at forklare dele af de observerede højdeændringer af Indlandsisen, som målinger med fly og satellit har vist i nyere tid. Indlandsisen ændres dog konstant som følge af fortætning af sne og nedsivning af smeltevand, men også dynamiske forandringer i isens flydeegenskaber og ændringer i kælvingen, hvor udløbsgletsjere møder havet, har betydning. Forskningsprojektet RETAIN forventes at munde ud i en større nøjagtighed i modelleringen af Indlandsisens overflademassebalance. Da et massetab af Grønlands Indlandsis fører til havniveaustigninger i hele verdenshavet, giver en mere præcis modellering af den en større indsigt i, hvor meget Indlandsisen kan komme til at bidrage til den globale vandstandsstigning fremover.
Projekttitel: Quark-Gluon Plasma at the Top Energy of the Large Hadron Collider.
Bevillingsmodtager: Jens Jørgen Gaardhøje
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 6.464.994
Projektbeskrivelse: Large Hadron Collider ved CERN starter i 2015 op ved den fulde design energi og vil for første gang nå energier i tyngdepunktssystemet på 5.5 TeV per partikelpar i kollisioner mellem tunge atomkerner af bly (Pb). Det forventes, at op mod 35.000 partikler og antipartikler vil blive dannet i hver enkelt Pb+Pb kollision og eksistere i et lille volumen i omkring 10^(-23) sekund. Dette vil føre til skabelsen af den højeste energi tæthed der nogensinde er frembragt af mennesket og udgøre en enestående testplatform for at studere Quark-Gluon-Plasma (QGP) og den stærke vekselvirkning, der er ansvarlig for at binde stoffets fundamentale bestanddele, kvarkerne, sammen i kernepartiklerne som vi kender i det nuværende Univers. Projektet falder tidsmæssigt sammen med denne spændende og enestående opdagelsesperiode i høj-energi fysik, som kommer til at omfatte studiet af proton-proton, proton-kerne og kerne-kerne sammenstød i perioden 2015-2018 ved de højeste energier der nogen sinde er frembragt. Vi søger i dette projekt om midler til post.doc. og PhD. 'er til at udføre de første og grundlæggende målinger undersøgelser af reaktionernes globale dynamik og af QGP's kollektive egenskaber, bl.a. dets viskositet, over et bredt kinematisk domæne, bl.a. ved brug af de danske byggede subdetektorer i ALICE eksperimentet ved LHC.
Projekttitel: Improved Impedance Tomography via Hybrid Data
Bevillingsmodtager: Per Christian Hansen
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: 6.478.754
Projektbeskrivelse: Hvordan får vi bedre tomografiske metoder til brug i fx medicinsk billeddannelse og materialefysiske studier? I tomografi rekonstruerer vi 2D- og 3D-billeder af et objekts indre ud fra målinger foretaget udenfor objektet. I væsentlige anvendelsesområder er det imidlertid vanskeligt, ved brug af én tomografisk metode (fx CT-skanning), at opnå både detaljerigdom og høj kontrast i billederne pga. begrænsninger i den bagvedliggende fysik. Derfor skal der udvikles nye teknikker, som kan give forbedrede billeder med både detaljer og kontrast. Forbedringen opnås via en kombination af to forskellige koblede fysiske fænomener, fx elektriske strømme og akustiske bølger, hvilket giver således anledning til hybride data. I dette projekt fokuseres specifikt på brugen af hybride data til impedans-tomografi. Der knytter sig en række ubesvarede matematiske spørgsmål vedrørende modellering og problemformulering til disse teknikker, såsom eksistens og entydighed af løsningerne samt følsomheden i det rekonstruerede billede overfor målefejl. Et andet uløst matematisk problem er, på hvilken måde og i hvilken grad forhåndsviden om de indre egenskaber kan medtages i den tilknyttede rekonstruktionsmetode med henblik på forbedret rekonstruktion. Til at adressere disse spørgsmål har vi sammensat et tværfagligt team med bredt funderede kompetencer inden for tomografi, inverse problemer, numeriske beregninger og modellering.
Projekttitel: Phenotypic plasticity and evolutionary adaptations in fluctuating and unpredictable environments: adding ecological relevance to the experimental study of life history traits
Bevillingsmodtager: Volker Loeschcke
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 6.312.550
Projektbeskrivelse: For mange organismer fluktuerer temperaturer og føderessourcer i deres naturlige omgivelser mellem dag og nat, mellem årstider eller under skiftende vejrforhold. Når de klimatiske betingelser ændrer sig, vil ikke kun gennemsnitstemperaturen men også variansen og forudsigeligheden af temperatur- og næringsforhold ændre sig. De fleste eksperimentelle studier omhandlende tilpasninger til miljømæssig stress benytter konstante temperaturer og en næringsrig diæt ad libitum. I dette projekt vil vi tilføje mere økologisk relevans til den slags eksperimenter ved at simulere ”naturlige” miljøer igennem udsætning af vores insekt modelorganisme til enten uforudsigelige, forudsigelige eller ingen (konstant) fluktuationer i miljøvariable. Hermed vil vi undersøge, hvad denne miljøvariation betyder for organismers overlevelse og reproduktion samt resistens over for miljøstress, og hvilke genetiske og fysiologiske mekanismer der påvirkes af stressende og fluktuerende miljøer. De resulterende data vil give ny og aktuel information om begrænsninger i arters tilpasningsevne til fluktuerende og uforudsigelige miljøforhold og identificere kandidatgener for tilpasninger til ændringer i klimaet. Disse data vil derudover tilføje vigtig viden til diskussionen om implikationerne af global opvarmning på arternes diversitet og ekstinktionsrisiko.
Projekttitel: Atomistic mechanisms for ultrafast energy transfer
Bevillingsmodtager: Martin Meedom Nielsen
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: 6.459.653
Projektbeskrivelse: Energioverførsel er et grundlæggende fænomen i dynamiske processer, som optræder indenfor biologi, kemi og i tekniske anvendelser som for eksempel solceller og fotokatalyse. Når energi overføres til og i materialer flytter deres atomer sig for at tilpasse sig materialernes nye energitilstand. Disse atomare flytninger foregår ultrahurtigt. Vi kan nå at optage billeder af atomernes positioner med anvendelse af komplementære røntgenmetoder ved den nyeste generation af ultrabrilliante røntgenfaciliteter, kombineret med avancerede teoretiske beregninger. Dermed kan vi opnå ny indsigt i, hvad der sker i materialerne, imens energi flyder gennem komplekse kemiske systemer. I dette projekt gør vi klar til at flytte fokus fra rene modelsystemer til systemer, som er direkte relevante for fotokatalyse og solceller, for på den måde at bidrage med nye indsigter, der kan bidrage til et rationelt design af nye materialer til fotokatalysatorer og til effektive solceller. Projektet foregår i et internationalt samarbejde, som i hård international konkurrence allerede har fået adgang til at udføre de første røntgenspredningseksperimenter på molekylære systemer ved verdens første fri elektron lasere, som kan producere femtosekund pulser af hård røntgenstråling: LCLS ved Stanford og SACLA, den Japanske fri elektron røntgenlaser.
Projekttitel: Small molecules of metabolism and ATP responses in living cells
Bevillingsmodtager: Ivana Novak
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 6.067.924
Projektbeskrivelse: Adenosintrifosfat (ATP) er livets molekyle – intracellulært er det energikilde og byggesten, og ekstracellulært er det et signalmolekyle. De to områder har været udforsket separat i de seneste 70 år. Vores egen forskning på pancreasceller har vist, at ATP-signalering er vigtig i regulering af sekretionsprocesser og at celler har nogle specifikke ATP-frigivelsesmekanismer samt intracellulære ATP-lagre. Der er en række stimuli, som fører til ATP-frigivelse, og det formodes, at næringsstoffer og metabolitter kan være vigtige i denne forbindelse. Vores nye mål er et at belyse, hvordan disse stoffer udløser ATP-frigivelse og om dette involverer ændring i cellulær metabolisme og ATP-koncentrationer. Disse processer er vigtige i celle/kropsfysiologi, og de kan være ændret ved sygdomme såsom diabetes, fedme og cancer. For at belyse disse processer vil vi på udvalgte levende cellemodeller anvende nye intracellulære sensorer og avancerede mikroskopimetoder. Det er forventningen, at projektets resultater vil bidrage til at øge forståelsen af koblingen mellem biokemiske og fysiologiske processer i mange celler og organsystemer – både under normale forhold og ved sygdom.
Projekttitel: Force mapping during cancer cell division and invasion
Bevillingsmodtager: Lene Broeng Oddershede
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 6.064.476
Projektbeskrivelse: Celler i levende væv er konstant i mekanisk vekselvirkning med deres omgivelser. Disse vekselvirkninger har betydning for cellens formering, overlevelse og migration. For cancer celler er den mekaniske vekselvirkning med omgivelserne særligt vigtig, cancer celler undergår nemlig ukontrolleret formering og invaderer det omkringliggende væv, de kan krydse selv svære barrierer såsom en blodåres væg, og er cancer celle først i blodbanen, spredes kræften let til andre områder. En tumor opdages typisk som væv, der er hårdere end omgivelserne, og en af cancer cellens karakteristika er netop dens evne til mekanisk at tilpasse sig omgivelserne. I dette projekt, et samarbejde mellem fysikere og kræft celle biologer, vil vi bruge avancerede kraft målings og mikroskopi teknikker til at undersøge de fundamentale mekaniske vekselvirkninger mellem cancer celler og deres omgivelser. Specielt vil vi undersøge cancer celle dynamik og kvantificere de kræfter, som cellen udøver på omgivelserne. Herunder vil vi undersøge, hvordan cellen mekanisk gør sig stærk nok til at invadere rask væv og krydse barrierer, og teste den hypotese, at de mekaniske vekselvirkninger med omgivelserne har betydning for cancer cellens aggressivitet. Projektet vil væsentligt forøge vores viden om cancer cellers mekaniske kontrol mekanismer. Disse resultater vil bane vejen til nye terapi former, hvor man mekanisk kontrollerer metastatiske celler, som er ansvarlige for over 90 procent af cancer relaterede dødsfald.
Projekttitel: ArcheoSHELL: mollusk shells as new genetic archives from the past
Bevillingsmodtager: Ludovic Orlando
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 5.218.917
Projektbeskrivelse: Bløddyrsskaller repræsenterer fantastiske arkiver fra fortiden. Selvom 1.000 til 100.000 år gammel DNA kan udvindes fra forkalket væv såsom knogler, tænder og æggeskaller, så er bøddyrsskallers potentiale for analyser baseret på gamle DNA hidtil blevet overset. Vi for nylig vist at DNA fra bløddyrene, samt fra mikrober og patogener fra dyrenes miljø, kan overleve efter dyrene selv er afgået ved døden. Med adgang til komplette bløddyrs-samlinger der spænder over tusinde af år vil archeoSHELL projektet foretage den første store analyse af gammelt DNA baseret på bløddyrsskaller. Dette vil afsløre bløddyrs og mikrobielle samfunds evolutionære reaktion til den store klimatiske krise, den såkaldte “Lille Istid”. Derudover vil vi spore gamle Vibrio patogener i skallerne af syge individer og rekonstruere det langsigtede evolutionære våbenkapløb mellem værten og patogen. archeoSHELL vil åbne nye muligheder for evolutionær genomforskning og vil gøre palæo-miljø rekonstruktioner muligt på et hidtil uset niveau.
Projekttitel: Identification of the transported substrate of P5 ATPases: enigmatic orphan pumps
Bevillingsmodtager: Michael Broberg Palmgren
Institution: Købehavns Universitet
Bevilget beløb: 5.038.633
Projektbeskrivelse: Blandt molekylære maskinerier er P-type pumper nok de mest fleksible, idet stort set hver eneste del af dem bevæger sig på en eller anden måde under katalyse. Vi har nu identificeret adskillige 3D strukturer af de kendteste P-type pumper i forskellige stadier af deres katalytiske cyklus, og denne viden hånd i hånd med funktionelle karakterisering og mutagenesestudier gør,at vi nu kender den grundlæggende transportmekanisme i detaljer. Som en naturlig udvikling virker tiden nu moden til at fokusere på nye pumper, der hidtil har vist sig genstridige hvad angår funktionelle studier. De mindst undersøgte medlemmer af P-type ATPase superfamilien tilhører underfamilien af P5 ATPaser. Denne gruppering kendes ikke fra prokaryote organismer, men opstod i de første eukaryoter, da de udskilte sig fra archaebakterier, og findes nu i alle eukaryote celler. Akkumulerende mængder af data indikerer at disse pumper spiller en central rolle i 'the secretory pathway', det basale cellulære system der muliggør at nyligt syntetiseret protein og lipid kan transporteres rundt i og ud af cellen, og mutationer i P5 ATPaser er associeret med alvorlige sygdomme i mennesket, blandt andet Parkinsons syge. Ikke desto mindre ved vi knapt hvad disse pumper foretager sig, da den biokemiske karakterisering af dem har vist sig at være meget vanskelig. Vi ved ikke engang, hvad det er, disse pumper pumper. Formålet med nærværende projekt er at identificere P5 ATPasers transporterede substrat(er).
Projekttitel: Dynamic topography around the North Atlantic – Acquisition and interpretation of seismological data
Bevillingsmodtager: Hans Thybo
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 6.480.000
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 detaljeret kendskab til struktur og sammensætning af bjergarterne i jordens indre. I dette projekt tolkes allerede seismologiske data fra det nordlige Skandinavien mellem 63 og 71° N. 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 udføres i et internationalt samarbejde og det indgår i en række internationale samarbejdsprojekter om seismologi og geodynamik, herunder TopoEurope, som er et pan-Europæisk samarbejdsprojekt.
Projekttitel: Improving Supermassive Black Hole as Cosmic Probes
Bevillingsmodtager: Marianne Vestergaard
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 6.471.238
Projektbeskrivelse: Sorte huller er objekter så kompakte at end ikke lyset undslipper deres tyngdefelt. I det tidlige univers da galakser begyndte deres dannelsesprocess blev sorte huller også dannet i deres centre og voksede sig større ved at sluge gas fra sine omgivelser der er tiltrukket af hullets enorme tyngdefelt. De tungeste vejer mellem 1 million og 10 milliarder sole. Når gas falder ned på et sort hul udsendes energirig stråling, såsom røntgen og ultraviolet lys, som kan påvirke dets omgivelser. Observationer over de sidste 10 år viser at kæmpe-tunge sorte huller i centret af fjerne galakser i kraft af deres enorme energiudsendelse i denne vækstfase påvirker udviklingen af deres værtsgalakser og miljøet imellem galakserne, ofte med dramatiske følger. For at forstå denne vigtige rolle som sorte huller spiller for den kosmiske udvikling af galakser og deres omgivelser, og dermed vores egen Mælkevej, må vi kende massen af det sorte hul langt mere nøjagtigt end vores metoder tillader pt. Vi vil benytte helt ny-udviklede numeriske og statistiske metoder til en nøjagtig `vejning’ af de tunge sorte huller i fjerne galakser ved analyse af radio, optisk-ultraviolet, og røntgen højkvalitetsdata fra de mest moderne instrumenter og teleskoper på Jorden og i rummet, deriblandt den dansk-byggede X-shooter spektrograf på det 8 meter store Very Large Telescope ved det Europæiske Sydobservatorium i Chile. Disse nye tiltag forventes at muliggøre helt ny indsigt bl.a. i hvordan galakser dannes og udvikles.
Projekttitel: Cardiorespiratory responses to altered metabolism during Feast and Famine: From Molecule to Organism
Bevillingsmodtager: Tobias Wang
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 6.276.338
Projektbeskrivelse: Slangens imponerende evne til at faste og æde Slanger er verdensmestre i at faste, og tarmen og mange af de andre organer bliver mindre, når de går i månedsvis uden at få mad. Men, modsat os mennesker, besidder slangerne en meget imponerende evne til at restituere kroppens funktioner ganske få timer efter de har slugt en rotte. Der er mange eksempler fra mennesker, hvor det efter lang tids sygdom kan være svært at genopbygge de forskellige organers funktioner, og vi kan lære af at studere dyr, der igennem mange millioners års evolution, har tilpasset sig den særlige ædeadfærd. Vi er netop ved at afslutte en undersøgelse af hvilke gener der tændes og slukkes i slangernes organer når de fordøjer et stort måltid. Med udgangspunkt i disse molekylære studier, ønsker vi nu at studere de fysiologiske mekanismer, der muliggør, at tarmens evne til at optage næringsstoffer og hjertets evne til at pumpe blod rundt i kroppen hurtigt genetableres. Disse målinger foretages blandt andet ved at udnytte en række af de nyeste og mest moderne skanningsteknikker. Desuden vil vi indoperere avancerede dataloggere, der kan foretage målinger på slangerne, mens de fanger og fordøjer de store måltider under naturlige forhold i det fri. Projektet bygger på et bredt samarbejde mellem biologer, læger, molekylærbiologer og bioinformatikere, og det er muligt, at vores studier på sigt kan være med til at forbedre den kliniske behandling af patienter med nedsat tarm- og hjertefunktion.