Bevillingerne er givet inden for rammerne af Det Frie Forskningsråds Opslag E2014 og F2015. 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 348 ansøgninger om støtte til DFF-Forskningsprojekt 1 og 2. Det samlede ansøgte beløb til ansøgningsfristen i oktober 2015 var på ca. 1,3 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: Potentiation of RIG-I signaling by the OASL protein: How does OASL aid RIG-I in initiating an immune response?
Bevillingsmodtager: Rune Hartmann
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.528.225
Projektbeskrivelse: Et hurtigt og effektivt immunrespons mod virusinfektioner afhænger en tidlig identificering af virusset ved hjælp af specielle receptorer. En af de vigtigste receptorer i den forbindelse er RIG-I der genkender viralt RNA. RIG-I er reguleret på flere niveauer af cellulære proteiner både for at forhindre utidig aktivering af immunforsvaret men også for at skabe en mere effektiv signalering. Polyubiquitin spiller en meget vigtig rolle i aktiveringen af RIG-I og for at starte signalering skal RIG-I ikke kun genkende og binde viralt RNA men samtidigt også binde til polyubiquitin. For nylig er det blevet påvist at polyubiquitinens rolle i aktiveringen af RIG-I kan komplementeres af et andet cellulært protein. Dette protein hedder OASL og indeholder et ubiquitin-lignende domæne, der adskiller sig markant fra polyubiquitin. Eksistensen af to forskellige mekanismer, der kan aktivere RIG-I, og som synes at have meget til fælles, kan umiddelbart virke overflødigt, men viser i virkeligheden, hvor vigtigt det er at kontrollere immunforsvaret meget nøje! Sådanne receptorer som RIG-I skal på samme tid genkende så forskellige virusser som muligt og samtidig være selektiv nok til at de ikke aktiveres unødigt. Formålet med dette projekt er at undersøge den molekylære mekanisme hvorved OASL hjælper med at aktivere af RIG-I.
Projekttitel: Characterization of actin-cytoskeleton regulators required for plasma membrane repair
Bevillingsmodtager: Jesper Nylandsted
Institution: KRÆFTENS BEKÆMPELSE
Bevilget beløb: 1.794.832
Projektbeskrivelse: Evnen til at vedligeholde og reparere plasmamembranen, som adskiller det indre af cellen fra omgivelserne er en fundamental egenskab for alle celler. Således udgør membranskader en alvorlig trussel for både enkelt- og flercellede organismer og overlevelse kræver, at de hurtigt er i stand til at lappe huller i membranen. Cellers membran-reparationsrespons er en kompleks proces, der aktiveres ved at calcium strømmer ind igennem hullet ved skadestedet. Afhængig af skadens omfang kan celler anvende flere forskellige typer af lappegrej for at lukke hullet. Vi har for nylig opdaget, at mammale celler håndterer membranskader ved hurtigt at rekruttere et kompleks bestående af Annexin A2 og aktin-cytoskelettet til membranen. Dette kompleks sørger for at hullet lukkes, og at den beskadigede del af membranen afsnøres. Formålet med dette projekt er at definere og karakterisere komponenter, der indgår i aktin-cytoskelettets reparationsevne. Vi vil undersøge aktin-medieret membranreparation, der er et nyt aspekt af cellers evne til at modstå membranstress og som er afgørende for deres levedygtighed.
Projekttitel: Transepithelial water transport and the role of aquaporins in fishes: Diversity, molecular physiology and regulation
Bevillingsmodtager: Steffen Søndergaard Madsen
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: 2.590.858
Projektbeskrivelse: Molekylære vandkanaler, aquaporiner, er vigtige for trans-membran og trans-epitel vandtransport i både dyr og planter og det er velkendt, at dysfunktion i en eller flere aquaporin isoformer kan føre til alvorlige sygdomstilstande. Projektets formål er at undersøge hvorledes aquaporiner bidrager til opretholdelse af vand- og saltbalancen hos euryhaline fisk, der lever i variable omgivelser. Hos fisk ses et usædvanligt stort repertoire af aquaporin paraloger udtrykt sammenlignet med pattedyr. I zebrafisk er der f.eks. beskrevet 18 paraloger - hos pattedyr findes generelt 12 varianter. Vi vil fokusere på at kortlægge forekomsten, funktionen og specielt reguleringen af det store spektrum af aquaporiner i nyre og tarmsystem hos fire forskellige arter (Atlanterhavslaks, Japansk risfisk, hundestejle og tudsefisk). Disse arter er velegnede til at undersøge generelle såvel som specifikke spørgsmål omkring aquaporin funktion, p.g.a. en usædvanlig god evne til at omstilling mellem vandmiljøer med forskellige saltindhold - d.v.s. at modstå vand- og saltstress. Udover ny viden om aquaporiners rolle hos akvatiske dyr vil projektet bidrage med viden om hvilke faktorer, der kan være begrænsende for organers og cellers omstillingsevne under stress og hvordan aquaporin dysfunktion kan føre til helbredsmæssige komplikationer.
Projekttitel: Life at Low Oxygen
Bevillingsmodtager: Donald Eugene Canfield
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: 2.459.520
Projektbeskrivelse: Iltfattige akvatiske miljøer findes mange steder på Jorden, men er relativt dårligt undersøgt. De er dog vigtige, eftersom iltindholdet regulerer omsætningen af kvælstof, og derved har indflydelse på tilgængeligheden af kvælstof for havenes primærproduktion. Den Bengalske Bugt er det største område i verdenshavene, der har lavt iltindhold uden at være fuldstændig iltfrit. Faktisk er det meget tæt på at være iltfrit og dermed blive et væsentligt dræn for fikseret kvælstof. Dette projekt vil undersøge reguleringen af kvælstofkredsløbet ved de lave iltniveauer, som vi finder i Den Bengalske Bugt. Vore mål er: først at forstå hvilken kombination af betingelser, som kan få Den Bengalske Bugt til at blive et væsentligt marint kvælstof-dræn, dernæst at forstå, hvordan det marine kvælstofkredsløb ville reagere på det yderligere fald i havenes iltindhold, som forudsiges i forbindelse med den globale opvarmning.
Projekttitel: Development of a Scalable Force Field
Bevillingsmodtager: Frank Jensen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.592.000
Projektbeskrivelse: Computer simuleringer af biomolekylære systemer, såsom proteiner og DNA/RNA, bruges i stigende omfang til at skaffe indsigt i hvorledes lægemidler eller mutationer ændrer biomolekylernes dynamiske opførsel, og derved deres biologiske funktion. Simuleringer består i at løse Newton’s bevægelsesligning med en serie af små tidsskridt (1-2 femto-sekunder), hvor de atomare kræfter beregnes v.hj.a. af en parameteriseret energifunktion kaldet et kraftfelt. All nuværende simuleringer benytter kraftfelter som er blevet designet for ~30 år siden, hvor de begrænsede computerresurser nødvendiggjorde anvendelsen af approksimationer som med moderne teknologi er unødvendige. Kraftfelterne har i den mellemliggende periode gennemgået en række af gen-parameteriseringer, mens forbedringer af de underliggende matematiske funktioner ikke har bevirket en væsentlig forbedring af resultaterne. Nøjagtigheden af kraftfelterne er imidlertid med den stadige forøgelse af computerresurser blevet den begrænsende faktor, og en gennemgribende revision er påkrævet. En systematisk forbedring af kraftfelterne løber imidlertid ind i problemet at antallet af parametre forøges drastisk, hvoraf en stor del bliver redundante. Det foreslåede projekt har til formål at løse redundansproblemet og bane vejen for at designe et hierarkisk sæt af kraftfelter, der kan levere resultater som systematisk kan forbedres.
Projekttitel: Mathematical Analysis and Quantum Transport
Bevillingsmodtager: Arne Jensen
Institution: Aalborg Universitet
Bevilget beløb: 2.263.680
Projektbeskrivelse: Projektet behandler matematiske modeller for kvantetransport i meget små systemer (nano-skala). Formålet er at opnå en teoretisk forståelse af kvantetransport i disse systemer på en matematisk stringent måde. Som et eksempel kan nævnes, at ledningsegenskaberne af en meget tynd ledning er afhængig af om den er lige eller bøjet. Den dybere forståelse af geometrien af ledningers betydning for kvantetransport (ledningsevne) vil blive undersøgt. Projektets resultater har betydning for den teoretiske forståelse af kvantemekaniske fænomener i små systemer og vil kunne lede til nye muligheder for konstruktion af sådanne systemer med foreskrevne egenskaber.
Projekttitel: Surf Zone Turbulence and Sand Transport
Bevillingsmodtager: Troels Kristian Aagaard
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.591.438
Projektbeskrivelse: Strande udvikler sig cyklisk over tid. I stormfulde perioder eroderes de og sand føres fra stranden ud på dybere vand. Det modsatte sker i perioder hvor bølgerne er lavere. Erosive processer er godt forstået og kan simuleres med numeriske modeller, hvorimod de processer der fører sandet tilbage til stranden - og årsagen til at strande overhovedet eksisterer - er dårligt kendte. Vores hypotese er, at nøglen skal findes i den tidsmæssige relation mellem den turbulens, der mobiliserer sandet på havbunden, og bølgernes orbitalhastihed. Disse relationer er særdeles dårligt kendt og en løsning kræver en tilgang, som anvender en faseopløsning af bølgerne istedet for en tidsmidlet analysemetode. Vi vil anvende feltmålinger fra to strande i Danmark og Australien til at undersøge og opstille en model for hvordan turbulens fra hhv brydende bølger og bølgeribber påvirker sandtransporten på havbunden og hvordan sandet føres landværts og opbygger stranden.
Projekttitel: Microenvironmental effects on the color of ionic light-absorbers
Bevillingsmodtager: Steen Brøndsted Nielsen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.589.422
Projektbeskrivelse: Det første absorptionsspektrum af en biochromophor-ion isoleret i vakuum blev rapporteret i 2001 af S. Brøndsted Nielsen, L.H. Andersen et al. Siden da har Aarhus-grupperne målt en række gasfasespektre af ’nøgne’ ioner væsentlige i biofysik, uorganisk- og organisk kemi og materialevidenskab. Disse er rettesnore for avancerede kvantekemimodeller, som forudsiger elektronisk anslåede tilstande. Ofte afviger modeller betydeligt fra hinanden. En endnu større udfordring er at dechifrere et nærtliggende miljøs perturbation af den elektroniske struktur. Det kunne være et enkelt vandmolekyle i en proteinlomme. Eksperimenter på sådanne svagt bundne komplekser er komplicerede pga. lave ionstrømme; der er derfor få eksperimentelle data. SBN har demonstreret at sådanne eksperimenter kan laves med apparatur i hans laboratorium. I dette projekt vil vi undersøge en række mikrosolvatiserede ioner og svagt bundne komplekser, såsom permanganat, charge-transfer systemet meta-nitrophenolat, oxyluciferin der er ansvarlig for ildfluers lysudsendelse, hæme-NO komplekser, protoniserede baser og DNA strenge. Ioner dannet vha. electrospray undergår ionmolekyle-reaktioner i et oktopolkammer, hvorefter kompleksernes absorption måles vha. action spektroskopi. Enkelte solventmolekylers betydning på ionernes elektroniske struktur vil adresseres i detalje og sammenlignes med teori. En PhD-studerende vil blive oplært i brugen af avancerede instrumenter til besvarelse af nogle fundamentale spørgsmål.
Projekttitel: Dark Matter: From Particles to Stars
Bevillingsmodtager: Christoforos Kouvaris
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: 2.580.480
Projektbeskrivelse: Formålet med dette projekt er at udforske problemet omkring mørkt stof i Universet. Mørk stof udgør omkring 87% af Universet, mens normalt stof, som det vi selv er bygget af, kun udgør 13%. På trods af dette kender vi meget lidt til opbygningen af mørkt stof, og udleder dets eksistens udelukkende gennem dets indflydelse på tyngdekraften. Vi ønsker at aflure egenskaberne for partiklerne i det mørke stof ved brug af astrofysiske observationer af kompakte stjerner såsom hvide dværge og neutronstjerner, samt gennem brug af data fra eksperimenter for direkte observation af mørkt stof. Dermed vil vi besvare spørgsmal om det mørke stofs vekselvirkninger: Er de spin-afhængige eller spin-uafhængige? Elastiske eller uelastiske? Vekselvirker mørkt stof med sig selv? Vi vil også forsøge at forstå hvordan mørkt stof blev produceret i det tidlige univers, dvs. termisk eller ikke-termisk. Vi ønsker at afdække mulige forbindelser mellem mørkt stof og mulige udvidelser af Standard Modellen for partikelfysik, og for baryogenesis. Endeligt vil vi give bud på muligheder for at opdage sammensat mørkt stof fra stærkt bundne teorier ved Large Hadron Collider (LHC) ved CERN.
Projekttitel: Transgenerational inheritance of plant resistance
Bevillingsmodtager: Meike Burow
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.591.256
Projektbeskrivelse: Planter i naturen oplever en stor mængde af forskelligt stress såsom insekter, bakterier og svampe. Det er derfor vigtigt for planter at kunne forsvare sig, men også videregive et aktivt forsvar til den næste generation, som sandsynligvis kommer til at vokse op i et lignende miljø. Forskellige mekanismer er blevet foreslået som strategien, hvorved planter videregiver optimeret forsvar uafhængigt af ændringer i DNA-sekvensen. I dette projekt fokuseres på methylering af genomet, da denne type epigenetisk ændring er blevet påvist at kunne huskes gennem meiotisk celledeling og derved gøre planter i stand til at huske forsvarsstrategier over generationer. Med udgangspunkt i modelplanten Arabidopsis efterforskes, hvilke DNA-methyleringer og forsvarsmekanismer, som ændres og nedarves efter, at planter har været udsat for stress. En af de inducerbare forsvarsmekanismer i Arabidopsis og andre korsblomstrede planter såsom raps og kål er de naturlige pesticider glucosinolater. Derfor undersøges desuden, hvordan DNA-methylering optimerer planters glucosinolatproduktion for at opnå bedre forsvar i de efterfølgende generationer. Resultaterne vil bidrage med en grundlæggende forståelse af, hvordan planter sikrer deres overlevelse over generationer ved brug af epigenetisk regulering. Denne viden om genomets og epigenomets betydning for planters forsvar vil kunne benyttes i planteforædlingsarbejde for at komme nærmere planter med det optimale forsvar mod uundgåelige skadedyrsangreb på marken.
Projekttitel: Is the ribosome a target for adaptive mutations?
Bevillingsmodtager: Søren Molin
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: 2.145.240
Projektbeskrivelse: Ribosomer er en helt essentiel komponent i alle cellers proteinsyntese. De består af 3 RNA molekyler og ca. 50 mindre proteiner. Ribosomer er højt konserverede gennem evolutionen, og deres rolle i cellernes tilpasning til nye miljøer har hidtil været betragtet som rent mekanisk – dvs uden mulighed for at differentiere og styre hvilke proteiner der skal laves. Det er dette billede nærværende projekt stiller spørgsmålstegn ved. Baggrunden er at der i generne hos bakterier, som inficerer lunger hos visse patienter hvor de etablerer kroniske infektioner, er observeret mutationer i nogle af de gener der koder for ribosomproteiner. Vores hypotese er at nogle af disse mutationer ændrer store dele af bakteriernes opførsel, hvilket vi vil søge at dokumentere. Andre mutationer vides at medføre resistens mod antibiotika. De foreslåede analyser fokuserer både på cellernes samlede egenskaber og på de særlige funktioner som ribosomerne har, og vi vil afdække disse egenskaber og funktioner på atomart niveau ved at fremstille krystaller af ribosomerne og kortlægge deres 3-dimensionale struktur. På denne måde forventer vi at få helt ny viden om ribosomers struktur/funktion forhold og disses betydning for organismens tilpasningsevne og for udvikling af antibiotikaresistens.
Projekttitel: Sensitivity of glacier dynamics and ice sheet mass change to long-term external forcing – DYNAMIC
Bevillingsmodtager: Shfaqat Abbas Khan
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: 2.268.000
Projektbeskrivelse: Ændringer i Indlandsisens massebalance kan dels beskrives ved ændringer i overfladens massebalance (dvs. summen af nedbør, smeltning, fordampning), samt de processer som skyldes ændringer i isens dynamiske udstrømningshastighed. Undersøgelser har vist, at stigningen i Indlandsisens massetab primært skyldes dynamisk udtynding. De dynamiske processer er imidlertid ikke inkluderet i eksisterende iskappe modeller (modeller som beskriver iskappers form og ændring), fordi de fysiske forhold der driver disse processer ikke kendes. Dermed er der meget stor usikkerhed omkring Indlandsisens fremtidige massetab og bidrag af ferskvand til globale havniveauændringer. Det ansøgte projekt vil gennem feltarbejde, analyse og modellering levere nye modeller for Indlandsisens massebalance, samt kvantificere de fysiske mekanismer der styrer de dynamiske ændringer. Endvidere vil projektet levere forbedrede forudsigelser på havniveau-ændringer frem til år 2100.
Projekttitel: High-resolution neutron protein crystallography studies on the ionotropic glutamate receptor GluA2
Bevillingsmodtager: Jette Sandholm Kastrup
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.587.975
Projektbeskrivelse: Kendskab til tre-dimensionelle strukturer af proteiner bestemt ved hjælp af røntgenkrystallografi har haft og har stadig stor betydning for vores forståelse af biologiske processer. Men selvom vandmolekyler og hydrogenatomer spiller en vigtig rolle i biologiske processer, så er det i dag vanskeligt at bestemme den nøjagtige position af et hydrogenatom. Neutrondiffraktion er en eksperimentel metode, som kan anvendes til at fastlægge positionen af hydrogenatomer. Denne information er nødvendig for at opnå en fuld forståelse af et proteins funktion og er yderst nyttig ved struktur-baseret lægemiddeldesign. Ionotrope glutamat receptorer (iGluRs) er essentielle for hurtig overførsel af signaler i centralnervesystemet. Vi har bestemt mere end 80 strukturer af ligandbindende domæner af iGluRs ved hjælp af røntgenkrystallografi. Selvom disse strukturer har bidraget med vigtig viden, så er vi stadig ikke sikker på protoneringsgraden af glutamat ved binding til receptoren og vi mangler information om præcise kontakter mellem glutamat, receptoren og vandmolekyler. Denne viden vil kunne opnås ved hjælp af neutrondiffrakitonsstudier. Vores ekspertise indenfor røntgenkrystallografi og iGluRs positionerer os optimalt for at initiere neutrondiffraktionstudier i Danmark og vil samtidig forberede danske forskere på de nye muligheder i forbindelse med etableringen af European Spallation Source i Sverige.
Projekttitel: FAM20 kinases – specificities and roles in biomineralization
Bevillingsmodtager: Esben Skipper Sørensen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.589.385
Projektbeskrivelse: Mange fysiologiske processer reguleres ved at proteiner efter at de er syntetiseret i cellen påhæftes fosfatgrupper, hvorved proteinerne ændrer egenskaber og efterfølgende kan interagere med andre proteiner eller mineraler. Påhæftningen af disse fosfatgrupper varetages af en klasse af enzymer, der kaldes kinaser. For nyligt blev en meget vigtig famile af kinaser som man har ledt efter i over et århundrede endeligt identificeret. Denne famile, som kaldes Fam20 kinaser, er ansvarlige for påhæftning af fosfatgrupper i en meget stor mængde af proteiner, der indgår i mange vigtige processer i kroppen. For eksempel kan mennesker, der har en fejl i genet for Fam20A kinasen ikke mineralisere emaljen i tænderne og personer der har fejl i genet for Fam20C kinasen har en ukontrolleret mineralisering af knoglevæv, der som regel fører til døden indenfor de første uger efter fødslen. Dette skyldes at Fam20 kinaserne er ansvarlige for påhæftning af fosfatgrupper i de proteiner, der regulerer mineraliseringen af tand- og knoglevæv . I dette projekt vil vi undersøge og fastlægge præcist hvordan og hvor kinaserne Fam20A og Fam20C påhæfter fosfatgrupper i proteinerne og hvorledes disse kinaser dermed indvirker på mineraliseringsprocesserne i tand- og knoglevæv.
Projekttitel: Structural basis for proteolytic activation of complement
Bevillingsmodtager: Gregers Rom Andersen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.591.283
Projektbeskrivelse: Et af immunsystemets våben imod infektioner er komplementsystemet. Dette genkender bestemte atomare mønstre på overfladen af unormale eller fremmede objekter, typisk sygdomsfremkaldende mikroorganismer eller vores egne døende celler. Efter genkendelsen bevirker komplementsystemets enzymer at der aflejres en stor mængde immunproteiner på fremmedlegement. Dette gør at det fremmede fjernes af immunsystemet celler og der udløses samtidigt en betændelsesreaktion, der yderligere bekæmper mikroorganismer. Vores egne celler er beskyttet mod komplement, primært ved ikke at bære de atomare mønstre, som genkendes og sekundært ved at være beskyttet af regulerende proteiner. Men komplementsystemet kan i forbindelse med aldring, diabetes og gigt og andre sygdomme aktiveres af forandret sygt væv, hvorved der opstår betændelse. Der er derfor behov for at udvikle lægemidler, som kan kontrollere komplement samtidigt med at dets gavnlige effekter opretholdes. Projektet sigter mod at bestemme detaljerede tredimensionelle strukturer af nøgleenzymer i komplementsystemet og derved grundlæggende ændre vores forståelse af immunsystemet. Projektet vil med disse resultater åbne nye muligheder for behandle sygdoms-tilstande hvor komplement overreager såsom gigt, diabetes, øjensygdomme og blodforgiftning.
Projekttitel: Electronic properties of two-dimentional materials
Bevillingsmodtager: Morten Willatzen
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: 2.429.451
Projektbeskrivelse: En generel k.p teori for elektroniske båndstrukturer af vigtige to-dimensionelle materialer som grafen, silicene, BN, MoS2 ønskes udledt baseret på gruppeteoriske metoder inkluderende spin effekter samt bidrag fra s, p, d og f orbitaler. Udgangspunktet er den såkaldte invariante metode og Schrödinger-Pauli ligningen, der tillader bestemmelse af bølgevektorgruppen for samtlige 17 to-dimensionelle plane grupper. Teorien vil inkludere heterogene materialer samt båndstruktur-perturbationer forårsaget af elastisk strain samt elektriske og magnetiske felter. Materialeparametre for de forskellige todimensionelle materialer bestemmes ved sammenligning med eksperimentelle målinger og DFT ab initio beregninger. Udviklingen af en komplet k.p teori for to-dimensionelle materialer vil tillade nye effektive og detaljerede metoder til optimering af device-egenskaber baseret på moderne todimensionelle materialer, som ikke er mulig med eksisterende DFT modeller. Tæt samarbejde baseret på de udviklede teoretiske metoder er planlagt med Professor Zhong Lin Wangs gruppe ved Georgia University of Technology og Beijing Institute of Nanoenergy and Nanoscience, der er en af verdens førende laboratorier indenfor nano-piezotroniske devices. Det konkrete samarbejde omhandler undersøgelse og optimering af enkelt-atomar-lags (2D) MoS2 strukturer til energihøstning.
Projekttitel: Computational Methods for Analyses of Adaptation and Introgression in Human Populations
Bevillingsmodtager: Rasmus Nielsen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.429.709
Projektbeskrivelse: Tibetanere er fysiologisk og genetisk tilpassede til at leve i et miljø med lav iltkoncentration. I tidligere studier har vi vist, at disse tilpasninger er forårsaget af mutationer i EPAS1 genet. Vi har også vist, at Tibetanerne fik disse mutationer gennem såkaldt introgression, altså ved at få afkom sammen med en anden art, i dette tilfælde Denisovans. Denisovans er en art beslægtet med Neanderthalere, men kun kendt fra DNA sekventering af nogle få knogler. I dette studium vil vi prøve, at identificere hvor og hvornår introgressionen er sket, og om introgressionen også har påvirket andre dele af genomet. Vi vil også prøve at bestemme hvordan mutationerne i EPAS1 genet påvirker kroppen fysiologisk.
Projekttitel: MAGNETIC NANOCOMPOSITES
Bevillingsmodtager: Mogens Christensen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.589.345
Projektbeskrivelse: Magneter findes overalt i vores dagligdag i alt lige fra højtaleren og vibratoren i mobiltelefonen til generatoren i gear-frie vindmøller og ikke mindst til lagring af elektroniske data på computer-harddiske. Elbiler og kraftværker bruger magneter til interkonvertering mellem bevægelse og elektricitet. Magnetisme er et kvantemekanisk fænomen og afhænger af antallet af uparrede elektroner på det atomare niveau. De magnetiske uparrede elektroner kan påvirke andre uparrede elektroner, ligesom i tilfældet med køleskabsmagneter, der magnetiserer køleskabsdøren og bliver tiltrukket. Kontaktfladen er afgørende for den magnetiske vekselvirkning. Det er således muligt at designe nye magneter ved at blande to forskellige magnetiske materialer af nanostørrelse. Grænsefladearealet mellem de to komponenter i nanokompositter bliver stort og derfor bliver egenskaberne i grænsefladen afgørende for disse magneter. Hidtil har forståelse af magnetiske vekselvirkninger på grænsefladen været baseret på indirekte fortolkning af makroskopiske målinger. Ny syntese- og karakteriseringsværktøjer giver os mulighed for at undersøge de magnetiske vekselvirkninger på det atomare og nano-niveau. Resultaterne vil udvide vores kvantemekaniske forståelse og muliggøre design af magneter med bedre egenskaber end dem, vi kender i dag til brug i fremtidens vindmøller eller elbiler.
Projekttitel: Neuroendocrine Control of Developmental Timing of Sexual Maturation
Bevillingsmodtager: Kim Furbo Rewitz
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.503.584
Projektbeskrivelse: Kønsmodningen danner grundlaget for reproduktion hos dyr og mennesker. Processen begynder, når organismen er vokset til en bestemt, artspecifik størrelse. Det betyder altså, at kønsmodning og vækst koordineres. Men hvordan ”kender” en organisme sin størrelse? Hvordan ved den hvornår, den er stor nok til at blive kønsmoden? Det vides ikke. Vi ved dog, at det er frigivelsen af signalstoffer fra det neuroendokrine system i hjernen, der sætter kønsmodningen i gang ved at aktivere produktionen af kønssteroidhormoner. Men de mekanismer, der aktiverer frigivelsen af signalstofferne, og dermed sætter gang i processen, er hidtil ukendte. Bananfluen Drosophila er en yderst attraktiv model, når man vil besvare disse biologiske spørgsmål. Baseret på ny indsigt fra vores studier af Drosophila foreslår jeg her, at det neuroendokrine system fungerer som et kontrolsystem. Et system, der sikrer, at kønsmodningen først indtræffer, når organismen har den rigtige størrelse til at reproducere sig. Formålet med projektet er systematisk at karakterisere de signaler og mekanismer, som sætter gang i frigivelsen af signalstofferne fra det neuroendokrine system i hjernen hos Drosophila – og dermed starter kønsmodningen. Vores mål er, at dette vil give ny viden om, hvordan organismer koordinerer vækst og kønsmodning, hvilket er et af de mest fundamentale og ubesvarede biologiske spørgsmål.
Projekttitel: Efficient representation of high-dimensional signals
Bevillingsmodtager: Ole Christensen
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: 2.566.004
Projektbeskrivelse: Signaler optræder i alle områder af matematisk modellering og bruges i en lang række beskrivelser af fysiske fænomener. Harmonisk analyse er den matematiske ramme for dekomposition af signaler som superpositioner af elementære "byggeklodser" som det kendes fra for eksempel Fourieranalyse. Indenfor matematikken er ordet "signal" blot et synonym for det velkendte begreb "funktion", og den matematiske litteratur indeholder en dybdegående analyse af 1-dimensionelle signaler. Der kendes også mange resultater for signaler af flere variable, men ofte er der et spring mellem den matematiske teori og de udfordringer konkrete anvendelser byder på. Matematikken er med andre ord ikke udviklet tilstrækkeligt til at kunne levere optimale repræsentationer af signaler af flere variable. I projektet udvikles et nyt teoretisk fundament for repræsentation og analyse af signaler af flere variable, baseret på "lifting" af kendte repræsentationer af 1-dimensionelle signaler. Med henvisning til den store mængde af kendte metoder til repræsentation af 1-dimensionelle signaler giver dette et enormt potentiale til at udvikle effektive og databesparende ("sparse") repræsentationer, der i sidste instans vil muliggøre tekniske anvendelser der i øjeblikket ikke er mulige pga. uhåndterlige datamængder. De udviklede teorier vil blive anvendt på en række vigtige funktionssystemer fra harmonisk analyse.
Projekttitel: Greener Oxidation Reactions (GreenOR)
Bevillingsmodtager: Christine Joy McKenzie
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: 2.587.680
Projektbeskrivelse: Oxidationsreaktioner er notorisk vanskelige at kontrollere, da de ofte ikke er katalytiske og danner betydelig mængder af uønskede biprodukter. Vi ser derfor store muligheder for udvikling af bæredygtige (”grønne”) kemiske processer, hvis disse oxidationsreaktioner kunne forløbe katalytisk. Studier har vist, at overgangsmetalkomplekser som f.eks. molekylære jernkomplekser kan oxidere substrater under relativt milde betingelser endda ofte i vand. I organisk syntese er det åbenlyse spørgsmål: Hvor selektive vil disse reaktioner være? Regio- og stereoselektiviteten er i høj grad kontrolleret af liganderne, som man også observere for metalloenzymer i biologiske processer. En detaljeret kemisk forståelse af disse normalt kortlivede og ofte ukendte metalbaserede oxidanter er et vigtigt trin i udviklingen af nye katalysatorer. Ideelt vil katalysatorerne kunne gendannes f.eks. ved hjælp af ilt ligesom mange enzymer indeholdende overgangsmetaller regenereres i Naturen. Mulige anvendelser af disse nye katalysatorer spænder fra regio- og stereo-selektive oxidationsreaktioner i fremstilling af lægemidler til nedbrydning af problematiske organiske stoffer.
Projekttitel: How the kinetochore generates a "wait anaphase" signal
Bevillingsmodtager: Jakob Nilsson
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 1.931.777
Projektbeskrivelse: Under celledelingen er vores arvemateriale ekstremt komprimeret og eksisterer som kompakte kromosomer. Den korrekte fordeling af kromosomerne til de to nye celler kræver at en bestemt protein-struktur på kromosomerne, kinetokoren, binder korrekt til såkaldte mikrotubuli, der er lange polymerer. Hvis kinetokoren ikke er forbundet til mikrotubuli udsender den et “stop-signal”, som forhindrer cellen i at dele sig, indtil kinetokoren har bundet mikrotubuli. Dette “stop-signal” dannes af det såkaldte mitotiske checkpoint, hvilket bl.a. er afhængigt af proteinet Mad1. Vi har tidligere fundet en helt ny rolle for Mad1 proteinet i det mitotiske checkpoint, og med dette projekt vil vi yderligere undersøge dette nye aspekt af Mad1. For at belyse funktionen af Mad1 vil vi bestemme hvilke andre proteiner Mad1 binder til via massespektrometri samt biokemiske forsøg. Derudover vil vi klarlægge hvad funktionen af disse interaktioner er, ved hjælp af mikroskopi på levende celler, hvor vi har forhindret bindingen af Mad1 til disse proteiner. Endeligt vil vi klarlægge, hvordan Mad1 lokaliserer til kinetokoren, da dette er vigtigt, for at proteinet kan fungere i det mitotiske checkpoint. Tilsammen vil dette projekt give en vigtig indsigt i de processer, som sikrer, at kromosomerne fordeles korrekt til de to nye celler og føre til øget forståelse af det mitotiske checkpoint.
Projekttitel: Quantum information processing with hybrid systems
Bevillingsmodtager: Anders Søndberg Sørensen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 2.589.808
Projektbeskrivelse: Kvantemekanikken er den teori, som beskriver hvad der sker i atomernes verden. Kvantemekanikken tillader i teorien, at man kan behandle information på en helt ny måde, der er fundamentalt forskellig fra den måde vi bruger i dag. F.eks. vil man kunne bruge kvantemekanikken til at lave koder, som er umulige at bryde. Det er dog meget svært at lave dette i praksis. Vi vil forsøge at lave teorier for, hvordan man kan bearbejde kvanteinformation i hybride systemer, som kombinerer forskellige fysiske systemer for at udnytte de forskellige systemers fordele. Specielt vil vi kigge på, hvordan man kan kombinere superledende systemer med molekyler og atomer. Superledende systemer er i øjeblikket et af de systemer, hvor man er bedst til at bearbejde kvanteinformation, men man kan ikke forbinde superledere med lys, da lyset kan ødelægge de superledende egenskaber. Denne forbindelse til lys er vigtigt for at kunne sende information over store afstande og skabe et kvanteinternet. Ved at kombinere superledere med atomer eller molekyler, som er gode til at snakke med lys, håber vi på at kunne fjerne denne forhindring.
Projekttitel: Evolution and Mechanisms of Genetic Recombination
Bevillingsmodtager: Kasper Munch Terkelsen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.401.223
Projektbeskrivelse: Genetisk rekombination er en integreret del af arters evolution. Den blander genetiske varianter og giver arter bedre mulighed for at tilpasse sig gennem naturlig selektion. På trods af sin enorme betydning ved vi kun lidt om de mekanismer der styrer genetisk rekombination og hvordan disse udvikler sig over evolutionær tid. I en nylig publikation har jeg vist, at det er muligt at måle rekombination i fortidige arter. Sammen med en postdoc vil jeg måle rekombination i alle de store aber og i alle deres fælles forfædre. På den måde kan vi følge udviklingen af rekombination langs hver gren de store abers slægtstræ. Denne nye sammenlignende metode vil tillade mig at koble de evolutionære ændringer i den genomiske sekvens med de evolutionære forandringer i rekombinations mønstre og derved generere ny indsigt i, hvordan genomsekvensen styrer rekombination og hvordan denne kontrolmekanisme udvikler sig.
Projekttitel: Lateral gene transfer and the evolution of polyketide synthase gene clusters in filamentous fungi
Bevillingsmodtager: Rasmus John Normand Frandsen
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: 2.564.073
Projektbeskrivelse: Skimmelsvampe kan producere en lang række bioaktive stoffer, der påvirker vores samfund og liv. En række stoffer fra svampe bruges i dag til behandling af sygdomme så som kræft, forhøjet kolesterol niveau samt i forbindelse med organtransplantationer. På den anden side, kan svampe også producere en lang række stoffer der er giftige for dyr, inklusive mennesker. Svampene producerer de bioaktive stoffer for at bekæmpe bakterier og andre svampe, som de konkurrerer med om føde, og effekterne på dyr og mennesker skal derfor ses som en (u)heldig sideeffekt. I dag ved vi meget lidt om de evolutionære kræfter der styrer hvilke stoffer de forskellige skimmelsvampearter kan producere, og hvordan disse egenskaber (gener) udveksles mellem forskellige svampearter. Dette projekt vil give os denne viden, ved at simulere overførslen af gener mellem fjernt beslægtede svampearter og så analysere hvor ofte de fører til produktionen af nye bioaktive stoffer i den svamp der modtager generne.
Projekttitel: Studying and modeling the field record of chemical flux from subducted sediments into mantle rocks in exhumed ultra-high-pressure mélanges
Bevillingsmodtager: Thorsten Joachim Nagel
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 739.948
Projektbeskrivelse: Volcanic arcs follow subducting plate boundaries on the overriding plate side. Their feeding sources are located in the mantle wedge above the plate interface at depth but the chemical compositions of lavas indicate significant chemical contribution from sediments and crust of the down-going plate below. How the chemical charge from the slab is transferred into the mantle wedge is presently a major controversy in earth science. We propose to study chemical interaction between subducted sediments and mantle rocks in three recently identified paleo subduction channels in Switzerland, Slovenia, and Sweden, which are exhumed form sub-arc depth. We want to unravel (1) how mantle rocks react with solute-rich supercritical liquids from meta-sediments to form new mineral assemblages, (2) how these reactions filter elements from the rising liquids, and (3) how pervasive this overprint is. The study will allow reconstructing matter fluxes at the plate interface at sub-arc depth.
Projekttitel: Automatic Support for Proving Confluence Modulo Equivalence for Constraint Handling Rules
Bevillingsmodtager: Henning Christiansen
Institution: Roskilde Universitet
Bevilget beløb: 2.315.925
Projektbeskrivelse: Constraint Handling Rules, CHR, er programmeringssprog, som består af genskrivningsregler over mængder af logiske atomer, og CHR har bevist sin slagkraft i forhold til mange former for logisk ræsonnering. En ønskværdig egenskab ved et CHR-program er *konfluens*, dvs. det endelige resultat er uafhængigt af rækkefølgen, reglerne udføres i. Et konfluent program kan optimeres ved styring af rækkefølge eller parallelitet. Bevis for konfluens indgår ofte i bevis for korrekthed af et program. Dette projekt generaliserer kendte metoder for bevis af konfluens til *konfluens modulo en ækvivalensrelation* (KME). Givet en ækvivalensrelation E, så er et program KME, hvis alternative sluttilstande er ækvivalente modulo E. KME er interessant, fordi det omfatter en væsentligt større og praktisk interessant klasse af programmer, f.eks. dynamisk programmeringsalgoritmer og redundante datastrukturer (f.eks. mængder repr. ved træer). Projektet er også en undersøgelse af KME, som er nyt i forhold til CHR.
Projekttitel: Cardiac Calcium Signal Decoding by Calmodulin
Bevillingsmodtager: Michael Toft Overgaard
Institution: Aalborg Universitet
Bevilget beløb: 2.592.000
Projektbeskrivelse: Calcium ioner spiller en afgørende rolle i stort set alle aspekter af cellers livscyklus, og ændringer i calcium ion koncentration repræsenterer en af de væsentligste signaleringsmetoder for eukaryote celler. Koncentrationen af calcium ioner er tæt reguleret af et komplekst netværk af calcium-transportere, -pumper, og -kanaler. Proteinet calmodulin er en meget vigtig sensor af calcium-ion koncentrationer, som spiller en central rolle for korrekt tydning af enhver calcium signalering. Den fundamentale betydning af calmodulin understreges af at mennesker har tre gener der alle koder for identiske calmodulin proteiner. Endvidere har calmodulin-sekvensen ikke ændret sig siden udviklingen af ryghvirveldyrene, og det er hidtil blevet anset for usandsynligt at højere organismer med calmodulin mutationer ville være levedygtige. Vi har for nylig identificeret de første humane calmodulin mutationer. Disse medfører en specifik og alvorlig hjertearytmi, med høj risiko for pludselig hjertedød. Højst overraskende er der ingen andre erkendelige symptomer. Med dette projekt vil vi identificere forskellene i strukturelle og funktionelle egenskaber mellem normal og muteret calmodulin, i interaktionen med ion-kanaler, enzymer og pumper i fra hjertemuskelceller. Disse humane calmodulin mutationer med en velbeskrevet fysiologisk effekt, giver os en helt unik chance for at skabe ny grundlæggende forståelse af calmodulins rolle som calcium signalerings-dekoder under hjertemuskel-sammentrækningen.
Projekttitel: Few-body Quantum Physics with Ultracold Atoms
Bevillingsmodtager: Jan Joachim Arlt
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.591.091
Projektbeskrivelse: I princippet er alle aspekter af et makroskopisk system styret af de mikrofysiske egenskaber ved de partikler som systemet består af. Dog er det ikke muligt at løse Schrödinger ligningen analytisk for mere end to vekselvirkende partikler. Dette såkaldte få-legeme problem er af afgørende betydning for en lang række problemer i stort set alle grene af fysikken. En af de mest slående effekter blev forudsagt af Efimov i 1970 da han viste at tre identiske partikler kan danne en bunden tilstand selvom vekselvirkningen ikke tillader bundne to-partikel tilstande. Efter 35 års eksperimentel søgen blev disse tilstande observeret i en gas af kolde cæsium atomer i 2006 hvilket demonstrerede at kolde atomare gasser åbner helt nye muligheder for at undersøge få-legeme fysikken. I projektet vil vi undersøge få-legeme effekter i en blandet kvantegas bestående af 39K og 87Rb. For ganske nylig blev en sådan gas produceret for første gang nogensinde i vores laboratorium. Denne blanding tillader i praksis fri justering af vekselvirkningen mellem de to slags atomer og er derfor specielt velegnet til at undersøge få-legeme fysik for partikler med forskellig masse. I projektet vil vi detektere Efimov tre-partikel tilstande samt tilhørende atom-molekyle og fire-partikel resonanser. Ved at måle vekselvirkningsstyrken for disse resonanser vil vi kunne sammenligne direkte med de nyeste teoretiske beregninger og dermed markant forbedre vores forståelse af få-legeme fysikken og de teoretiske modeller.
Projekttitel: The role of soft interactions in complex media
Bevillingsmodtager: Duncan S. Sutherland
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.592.000
Projektbeskrivelse: Proteiner er nanometer små maskiner inden I biologiske systemer. Binding af et protein til et andet tillader overførsel af information, bygning af strukturer og promovering af kemiske reaktioner. Mange af interaktionerne mellem proteiner er stærke og langvarige, men ikke alle. I dette projekt undersøges svage interaktioner af proteiner. Traditionelt har det været svært at studere svagt bundede proteiner i områderne nanopartikel toksikologi og drug delivery, fordi målingerne er indirekte og forsinkelsen i målingen betyder at et svagt bundet protein kan løsrive sig. I dette projekt vil vi bruge en sensor i nanostørrelse til at måle disse interaktioner direkte, enten under cellekultur betingelser, i blod, i et reagensglas eller inden i en celle. Vi vil undersøge om de svagt bundede proteiner er vigtige at overveje i nanopartikel toksikologi og drug delivery eller ej.
Projekttitel: Molecular pathways of cellular stress responses and their alteration in aging
Bevillingsmodtager: Jiri Bartek
Institution: KRÆFTENS BEKÆMPELSE
Bevilget beløb: 1.800.000
Projektbeskrivelse: Menneskeheden står på verdensplan, og især i den europæiske befolkning, overfor stigende problemer der er affødt af en højere gennemsnitlig levealder, og de alvorlige sundhedsmæssige problemer der er forbundet med aldring. Ny forskning i modelsystemer spændende fra gærceller til mus indikerer at der er adskillige cellulære mekanismer som kan blive forringet med alderen, og som potentielt kan bidrage til de alders associerede ændringer der sker i hele organismen. I dette projekt ønsker vi at studere og forstå de signalerings mekanismer, der er involveret i denne proces, og som vores egen forskning peger på spiller en essentiel rolle. Disse mekanismer giver normalt et forsvar mod forskellige stressende stimuli fra omgivelserne (forurening, ændringer i kosten, solens UV stråling) eller fra metaboliske aktiviteter i cellen selv (oxidativt stress). Ved hjælp af et spektrum af moderne laboratoriemetoder vil vi studere de molekylære mekanismer ved et stress respons i energistofskiftet, protein syntesen og ved den genomiske integritet efter DNA skader. Baseret på denne basale mekanistiske forståelse vil vi så sammenligne mekanismerne i celler fra unge mus og mennesker med mekanismerne i celler fra meget gamle mus og mennesker, inkluderende hundredårige. Disse studier vil derfor hjælpe os med at forstå de cellulære ændringer, der sker under aldring, og vil give os indikationer på, hvordan vi kan forsinke eller forhindre nogle af de alders relaterede problemer i fremtiden.
Projekttitel: Global identification and characterization of in vivo binding sites for the major splicing regulatory HNRNP A/B proteins in human disease genes.
Bevillingsmodtager: Brage Storstein Andresen
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: 2.584.800
Projektbeskrivelse: Formålet med projektet er, i humane sygdomsgener vha. nye revolutionerede teknikker, iCLIP, PEP-seq og RNA-seq, i levende celler (in vivo) at identificere og karakterisere alle bindingssteder for fundamentale splejsningsregulerende proteiner (SRPs) fra hnRNPA/B familien. Præ-mRNA splejsning er en vigtig og nødvendig proces i regulationen af alle geners udtryk og regulering af alternativ splejsning er fundamental for alle cellers korrekte funktion, vækst og udvikling. RNA splejsning styres af SRPs, der binder til specifikke splejsningsregulerende sekvenser (SREs) i generne. Vi vil identificere og karakterisere alternativ splejsning, der reguleres af hnRNPA/B proteinerne og undersøge deres individuelle og fælles roller i regulationen. Vi vil identificere in vivo bindingssteder for hnRNPA/B proteinerne, karakterisere deres fælles og unikke bindingsmotiver, samt afklare betydningen af RNA-sekundær struktur for bindingen. Vi vil funktionelt undersøge de fundne bindingsmotiver og udvikle computer-baserede programmer, der kan vurdere effekten af mutationer og sekvensvariation i disse bindingsmotiver. Endelig vil vi identificere hnRNPA/B bindende, hæmmende SREs, der kan blokkeres med splice shifting oligonucleotider og dermed korrigere splejsningen af muterede sygdomsgener. Projektet vil føre til vigtig ny viden om hnRNPA/B proteinernes rolle i regulationen af alternativ splejsning ved normale og sygdomsmæssige processer i cellen.
Projekttitel: ARCFUNC - Functional biogeography of Arctic plant diversity: trajectories in space and time
Bevillingsmodtager: Signe Normand
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 2.591.660
Projektbeskrivelse: Jorden mangfoldighed er faldende mod polerne. Mekanismerne bag dette fænomen har været genstand for megen forskning i tropiske og tempererede egne, men deres indbyrdes betydning er stadig uafklaret, især i Arktiske regioner. Der er observeret synlige klimatiske ændringer i Arktis og det forudsiges at klimaet ændres kraftigere i fremtiden. Sådanne ændringerne forventes at forårsage store omvæltninger for artsrigdommen og funktionen af arktiske økosystemer. Størrelsesorden og retningen af disse omvæltninger er dog ukendt. Det skyldes, at meget få studier har studeret Arktiske artsrigdomsmønstre og deres dynamik, og at ingen har undersøgt ændringer i Arktiske arters funktionelle træk på tværs af tid og rum. Dette er yderst vigtigt, da ændringer i sammensætningen af funktionelle træk kan fortælle os hvordan funktionen af økosystemerne ændres. ARCFUNC projektet er unikt og det første, som vil undersøge mønstre i artsrigdom og funktionelle træk i hele Arktis, samt disse mønstres dynamik, på tværs af tid og rum. Projektet er forskningsmæssigt banebrydende, da det kombinerer nye biogeografiske analyser af arters funktionelle træk og avancerede udbredelsesmodeller med unikke datasæt, af bl,a. to-årtiers observerede ændringer i artsrigdommen fra mange arktiske område. Projektet vil give fundamental ny indsigt i de processer, der bestemmer nuværende artsrigdomsmønstre i Arktis, og derved forbedre forudsigelser af biodiversitets-konsekvenserne af de igangværende klimaændringer.
DFF-Forskningsprojekt 2:
Projekttitel: Use of redox-sensitive isotope tracers in marine and continental rock records to trace paleoenvironmental and climatic changes during the Late Neoproterozoic-Cambrian transition
Bevillingsmodtager: Robert Ernst Frei
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 6.108.482
Projektbeskrivelse: Den Sen Neoproterozoiske til Tidlig Kambriske periode (ca. 600-500 millioner år før nu) markerer en milesten i Jordens udvikling, idet denne periode afløste adskillige, delvis globale, nedisnings perioder, og samtidig viste en dramatisk øgning i atmosfærens ilt niveau. Bland flere konsekvenser heraf var, at der opstod en enestående diversifikation af dyrelivet samt udvikling af multicellulære livsformer. Overgangsperioden omkring Prækambrium-Kambrium grænsen er globalt karakteriseret ved markant forvitring ledsaget af peneplanisering, hvilket sammen med den samtidige aflejring af metal-rige sedimenter afspejler en intensiv mobilisering af en række grundstoffer fra de kontinentale landmasser ud i det marine miljø, hvor visse af disse grundstoffer agerede som næringsstoffer, der favoriserede eksplosionen af marine dyr på denne tid. For at forstå kompleksiteten i samspillet mellem klimaændringer, opbygningen af stærkt metal-holdige ocean/bassin miljøer, og udviklingen af livsformer, foreslår vi anvendelsen af redox-følsomme grundstoffer som Cr, U, og Mo, herunder deres isotoper, hvis frigørelse fra kontinenterne kun kan forklares ved en ilt-understøttet kemisk forvitring. Anvendelsen af disse redox-følsomme grundstoffer og deres isotoper vil kunne belyse de ultimative grunde til de palæo-miljømæssige ændringer, der fandt sted i denne periode.
Projekttitel: Constant Final Yield of Plant Communities
Bevillingsmodtager: Jacob Weiner
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 4.128.706
Projektbeskrivelse: Konstant udbytte ved høje tætheder er en af de vigtigste generelle mønstre i planteøkologi. Hvis en planteart vokser ved forskellige tætheder vil dens biomasseproduktion først stige proportionelt med tætheden, derefter vil væksten for den enkelte plante aftage, og til sidst vil biomasse produktionen per areal være konstant ved høje tætheder, og således være uafhængig af tætheden. Hvis dette mønster kan generaliseres til samfundsniveau vil det have stor betydning for vores evne til både at forstå og lave troværdige prognoser af plantesamfunds dynamik. Overraskende er denne fundamentale økologiske hypotese aldrig tidligere blevet undersøgt på samfundsniveau. Vi vil så seks enårige arter som monokultur og i konkurrence med hinanden over en stor tæthedsgradient både i felten og i drivhus, og undersøge om i) hypotesen om konstant udbytte kan generaliseres til plantesamfund, samt ii) om de enkelte arters relative bidrag varierer ved høje tætheder. De to ovennævnte hypoteser vil ligeledes blive undersøgt ved hjælp af matematisk modellering af den konkurrenceafhængige plantevækst for nærmere at afdække de økologiske betingelser for hypotesernes gyldighed.
Projekttitel: Molecular adaptations in oxygen transport and metabolism
Bevillingsmodtager: Angela Fago
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 6.022.464
Projektbeskrivelse: Dyr, der naturligt lever under variable ilt- og temperaturforhold, udgør perfekte modeller til at afklare, hvordan dyr tilpasses deres omgivelser, og hvordan nye fænotypiske karaktertræk udvikles. Ændringer i ilttilgængelighed og temperatur påtvinger begrænsninger i metabolisme og energiproduktion, som dyrene kan tilpasse sig ved at modulere iltaffiniteten af transportproteiner og/eller den cellulære respiration i mitokondrierne. Dette projekt identificerer passende modelarter blandt vertebrater og invertebrater, hvor sådanne molekylære og cellulære tilpasningsmekanismer vil blive undersøgt. Der er fokus på molekylære tilpasningsmekanismer hos (1) de ilttransporterende proteiner hæmoglobin (i blodet) og myoglobin (i muskler/hjerte) hos vertebrater, der lever under nedsat ilttilgængelighed i store højder, samt (2) det respiratoriske pigment hæmocyanin hos nærtbeslægtede porcelænskrabber, der er tilpasset vidt forskellige temperaturforhold. Endvidere undersøges det, hvordan to vitale signalmolekyler i kroppen (nitrogenoxid og svovlbrinte) indvirker på ilttransport og cellulær/mitokondriel respiration under vintersøvn hos bjørne og ekstrem iltmangel hos karusser og ferskvandsskildpadder. Resultaterne vil bidrage til en forbedret forståelse af de biokemiske og fysiologiske mekanismer, der selekteres for i evolutionære processer.
Projekttitel: Plancherel theorems and representation theory
Bevillingsmodtager: Bent Ørsted
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 5.832.688
Projektbeskrivelse: Begrebet symmetri er centralt i mange naturvidenskaber, herunder i fysik og i matematik. Symmetrier udgør ofte en gruppe, specielt en såkaldt Lie gruppe, der er karakteriseret ved udgøre et rum med kontinuerte parametre. Når en sådan gruppe virker som transformationer på f. eks. et rum af funktioner, er det et centralt og naturligt problem at finde opløsningen i simplere bestanddele, helt analogt til opløsningen af et lyd- eller lyssignal i rene svingninger/farver. Projektet vil studere dette for en række konkrete situationer af Lie grupper og søge den eksplicitte dekomposition, den såkaldte Plancherel sætning for en given repræsentation; endvidere vil projektet studere symmetribrud og sammenhængen til rum af løsninger til differentialligninger med symmetrier.
Projekttitel: Temporal cross-talk of post-translational modifications in cellular signalling networks.
Bevillingsmodtager: Ole Nørregaard Jensen
Institution: Syddansk Universitet
Bevilget beløb: 6.479.999
Projektbeskrivelse: Alle cellerne i højerestående organismer stammer fra et enkelt befrugtet æg, som differentierer ud til forskellige typer stamceller som giver ophav til alle andre celletyper og organer i organismen. I dette projekt vil vi studere "celledifferentiering" med det formål at kortlægge de regulatoriske mekanismer der ligger bag en celles udvikling. Vores hypotese er at cellens proteiner styres af forskellige, tidsafhængige "bølger" af signaler som først resulterer i akut, reversibel fosforylering af proteiner og dernæst en mere stabil acetylering af disse proteiner som derved fastlægger proteinets rolle i efterfølgende celledelinger. Samspillet imellem fosforylering og acetylering af proteinerne kaldes "cross-talk" og vi vil identificere og karakterisere netop de proteiner i cellerne som styrer cellens differentieringsprogram. Vi vil anvende højfølsom massespektrometri til tidsopløst karakterisering og kvantisering af proteiner og deres modifikationer. Vi vil studere hvordan stamceller differentierer til hhv. muskelceller og fedtceller over flere døgn. De eksperimentelle resultater analyseres v.h.a. computerprogrammer og statistik og vi vil opbygge en database og computermodeller af de protein-netværk som indgår i cellers differentieringsprogram. Databasen, modellerne og vores resultater vil danne basis for en detaljeret forståelse af cellers signaleringsprocesser og forskellige sygdomsprocesser som har oprindelse i celledifferentierings-mekanismer.
Projekttitel: Disappearance of the N=8 magic number
Bevillingsmodtager: Karsten Vestbo Riisager
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 4.330.257
Projektbeskrivelse: De magiske tal i kerner er en grundsten i vores beskrivelse af deres natur. De svarer til "huller" i fordelingen af energiniveauerne for protoner og neutroner. Vi har gennem de sidste årtier set at flere af de klassiske magiske tal forsvinder (eller bliver afløst af nye tal) når vi bevæger os fra de stabile kerner ud mod de meget kortlivede, næsten partikel-ustabile kerner. Projektet vil fremskaffe nye data for neutron magisk tal 8, som vi ved er forsvundet i kernerne 12Be og 11Li. Vi mangler endnu viden om hvor omfattende dette "tab af magi" er, samt detaljerne i hvad der forårsager det. Projektets mål er at fremskaffe denne viden. For at fremskaffe de nye data vil vi benytte os af den nye facilitet HIE-ISOLDE (placeret på det europæiske forskningscenter CERN) som bliver startet op i 2015. Denne vil gøre det muligt at accelerere kortlivede kerner som 9Li og 11Be op til tilstrækkelig høj energi til at man via kernereaktioner kan befolke både de kendte partikelstabile kerner og deres bundne tilstande, og partikel-ustabile kerner samt resonanser over bindingsenergien i de partikelstabile kerner. Tilsammen giver denne information mulighed for at udtrække information om hvordan energiniveauerne for neutroner (og protoner) ænderer sig i dette område af kernekortet via sammenligning med teoretiske beregninger.
Projekttitel: Diverse CRISPR adaptive immune systems of Sulfolobus: Molecular mechanisms and application to studying novel archaeal virus-host interactions
Bevillingsmodtager: Qunxin She
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 6.193.071
Projektbeskrivelse: CRISPR-Cas (”Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats-CRISPR associated proteins) systemer findes i de fleste arkæer og mange bakterier. Systemet koder for en unik form af adaptivt immunforsvar, som beskytter bakterier og arkæer imod invasive genetiske elementer. Undersøgelser af udvalgte CRISPR systemer har givet en stor indsigt i de mekanismer, der tillader genkendelse og bekæmpelse af fremmed DNA og RNA. Der er dog store forskelle, både strukturelt og funktionelt, imellem de forskellige typer af CRISPR, hvoraf mange endnu ikke er karakteriseret mekanistisk. I dette projekt skal vi undersøge tre nye Sulfolobus CRISPR systemer, herunder type I-A’s erhvervelse af ny ”spacer”, der er et stykke DNA i CRISPR som stammer fra invasive genetiske elementer, type III-B Cmr-α’s evne til at genkende og hydrolysere både fremmed DNA og RNA, samt mekanismen for et nyt type I-D system. Herudover vil nye Cas proteiner også blive identificeret og undersøgt. Ydermere vil projektet udvikle CRISPR-relaterede værktøjer, der vil fremme forskningen inden for molekylær virologi hos arkæer. Tilsammen vil disse studier utvivlsomt afføde ny og vigtig viden i dette hurtigt udviklende område inden for CRISPR forskningen, som i praksis vil kunne bruges til at afhjælpe spredningen af antimikrobielle resistens gener og bakterielle virulensfaktorer fra en række vidt spredte patogene bakterier samt forskellige processer i bio-industrier.
Projekttitel: Conditional Interactions in Cellular Hubs
Bevillingsmodtager: Birthe B. Kragelund
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 6.186.329
Projektbeskrivelse: Inde i en celle findes kommunikationscentraler, der samler og fordeler signaler fra mange forskellige steder i cellen. Disse centraler sikrer at cellen på alle tidspunkter kan opretholde balance og holde sig klar til at opfylde behov, opstået både udefra og indefra. Sådanne kommunikationscentraler er proteiner, og det har for nyligt vist sig, at kommunikationen ofte sker gennem en type af proteiner, som ikke antager nogen bestemt form, men i stedet skifter imellem mange forskellige former. Disse proteiner, de såkaldte nativt uordnede proteiner, kender videnskaben ikke ret meget til, og hvordan kommunikation kan ske ved hjælp af dette myriade af former, er helt uklart. Det har oven i købet vist sig, at de uordnede proteiner kan virke som en volumenknap, sådan at cellen ikke bare modtager et ”start” eller ”slut” signal, men i stedet er i stand til at skrue langsomt op og ned. Denne regulerede kommunikation sker enten gennem enzymatiske ændringer af de uordnede proteiner ved påsætning eller fjernelse af fosfatgrupper, eller ved at bevægelserne i de uordnede proteiner langt fra det sted, der er i kontakt med selve kommunikationscentralen, har indflydelse på kommunikationen. Dette projekt søger at forstå hvorledes denne kommunikation sker, og den nye viden vil være afgørende for, hvordan vi i fremtiden kan påvirke cellens kommunikation og ultimativt designe medicin mod disse kaotiske molekyler.
Projekttitel: Approximate Reasoning for Stochastic Markovian Systems
Bevillingsmodtager: Iulian Radu Mardare
Institution: Aalborg Universitet
Bevilget beløb: 5.573.494
Projektbeskrivelse: Komplekse systemer der kombinerer kunstige (software-baserede) komponenter og naturlige komponenter er de nye udfordringer indenfor ingeniør- og teknologividenskab. Disse forefinde indenfor mange områder, såsom luftfart, bilindustri, kemiske processer, civil infrastruktur, energi, sundhedsvæsenet, produktionssystemer, transport, og husholdningsapparater. Når vi analyserer disse systemer, repræsenterer vi dem ofte som stokastiske processer for at modellere manglende viden, usikkerhed, eller tilfældigheder. Stokastiske processer er matematiske modeller, der anvender sandsynligheder for at repræsentere manglende viden, usikkerheder og tilfældigheder. I dette projekt vil vi udvikle et logisk grundlag, der vil hjælpe os til at forstå hvorledes vi kan validere modeller i forhold til de systemer der modelleres. Målet er at forstå hvornår egenskaber der observeres på modeller kan konkluderes at være korrekte for det modellerede system. For at nå dette mål, vil vi udvikle en approksimationsteori for stokastiske systemer, der vil formalisere denne korrespondance mellem modeller og systemer, samt understøtter modellering og simulering af komplekse systemer. Den foreslåede forskning kombinerer viden fra logik, matematik, datalogi og ingeniørvidenskab og de forventede resultater vil have en betydelig effekt på alle disse områder.
Projekttitel: Chill tolerance in insects: Integrating physiology with behaviour and ecology
Bevillingsmodtager: Johannes Overgaard
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 5.277.717
Projektbeskrivelse: Insekter en af de mest succesrige dyregrupper, der tegner sig for næsten tre fjerdedele af klodens dyrearter. Denne imponerende artsrigdom kan bl.a. tilskrives insekters fysiologiske tilpasninger, der har tilladt nogle arter at overleve og udnytte ugunstige og omskiftelige miljøer. Særligt vigtig er insekters kulde tolerance og en fyldestgørende forståelse af insekters temperatur tilpasninger er derfor vigtig for at forstå udbredelsen af mange økonomisk og økologisk vigtige insektarter. Foruden fysiologiske tilpasninger ved vi, at insekter adfærdsmæssigt kan vælge miljøer med gunstige temperaturer, men grundet deres lille størrelse vides stadigt meget lidt om insekternes adfærdsmæssige termoregulering. Hos de fleste insekter medfører lave temperaturer en koma-lignende tilstand, hvor musklernes og nervernes funktioner lammes. Dette kulde koma skyldes en forstyrrelse af den ion- og vandbalance, der tillader nerver og særligt musklerne at fungere. I dette projekt undersøger vi, hvorledes nogle insekter kan opretholde ion- og vand-balance ved lave temperaturer, og vi undersøger også hvorledes forstyrrelse af ion-balance påvirker musklernes evne til at generere kraft. Projektet vil desuden udvikle det første telemetri-baserede system til at observere termoregulatorisk adfærd hos insekter for dermed at få en integreret forståelse af de adfærdsmæssige og fysiologiske tilpasninger, der understøtter insekters udbredelsesmønstre.
Projekttitel: Decoherence in semiconductor cavity quantum electrodynamics
Bevillingsmodtager: Jesper Mørk
Institution: Danmarks Tekniske Universitet
Bevilget beløb: 6.405.317
Projektbeskrivelse: Kvantemekanik har den ikke-intuitive konsekvens at et system kan eksistere i flere tilstande samtidigt; først når systemet observeres udvælges een bestemt af disse. Schrödinger’s kat er i en superposition af liv og død, og først når den observeres bliver dens skæbne bestemt. Et system vekselvirker imidlertid med sine omgivelser, hvilket leder til tab af kohærens mellem de forskellige tilstande og systemet nærmer sig klassisk opførsel. Kvantemekaniske fænomener, for eksempel superposition af tilstande, er således svære at realisere i makroskopiske objekter, såsom en kat. I dette projekt vil vi udforske fysikken af halvleder kvantepunkter, menneske-skabte atomer, koblede til ultra-små optiske kaviteter. Disse systemer har en rig opførsel og er af stigende interesse for at generere og manipulere kvantebits i fremtidige kvantecomputere. Systemet er imidlertid udsat for gittervibrationer, fononer, som udgør altid lyttende" omgivelser, der leder til dekohærens og ødelægger de skrøbelige kvantetilstande. I projektet vil vi, sammen med ledende grupper ved EPFL i Schweiz og CNRS-CEA i Frankrig, udforske disse dekohærens fænomener eksperimentelt og teoretisk og undersøge forskellige måder at beskytte kvantetilstandene mod omgivelserne.
Projekttitel: Biogenesis and function of circular RNA
Bevillingsmodtager: Jørgen Kjems
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 6.152.918
Projektbeskrivelse: RNA kopieres fra DNA som et langt lineært molekyle og efter en modningsproces, hvor dele af RNAet fjernes, bruges det normalt til at kode for proteiner. Det har nu vist sig, bl.a. gennem arbejde fra vores laboratorium, at RNA også kan smelte sammen på en anden måde, så der dannes cirkulære RNAer uden ender. Dette har store implikationer for cellen idet RNAet ikke kan bruges til at kode for proteiner, men derimod nu kan bruges til at regulere andre processer. Det er altså ikke en fejl, men blot en anden måde at bruge RNAet på. Vi har for nyligt opdaget at hjernen i grise (som ligner mennesket i hjernestrukturen) danner flere end 9.000 forskellige cirkler, og at denne, hidtil oversete gruppe af RNAer, kan påvirke cellen på forskellig måde. I denne ansøgning vil vi begynde på at afdække funktionen af udvalgte cirkulære RNAer for bedre at kunne forstå hvilken rolle de spiller i cellen under normale betingelser og i tilfælde af sygdom. Ved at studere deres syntese, bevægelser i cellen og nedbrydning i celler og dyr kan vi få et indblik i deres betydning og mulige anvendelse som mål for sygdomsbehandling.
Projekttitel: Gene expression, photophysiology and nutrient dynamics in marine protists with acquired phototrophy
Bevillingsmodtager: Per Juel Hansen
Institution: Københavns Universitet
Bevilget beløb: 5.633.909
Projektbeskrivelse: Marine planktonorganismer, såsom ciliater og dinoflagellater, kan hyppigt indeholde kloroplaster der kan stammer fra vidt forskellige algegrupper. Hos en del af disse organismer er kloroplasterne kun aktive i kort tid. I andre tilfælde er kloroplasterne permanent inkorporerede i cellen, og gener som tjener til vedligeholdelse og funktion er overført til værten. Mellem de to ekstremer findes der en del arter som kan erhverve kloroplaster og cellekerner fra den føde de indtager. Gennem feltstudier og laboratorieforsøg vil vi studere vitale livsprocesser, så som fotosyntese og respiration hos sådanne organismer. Vi vil ligeledes studere dynamikken af de optagne kloroplaster og andre celleorganeller under forskellige forhold. I hvilken grad er værten i stand til at opretholde og kontrollere de optagne celleorganeller, og hvorledes det spiller ind på genekspressionen? Disse studier vil bidrage med vigtigt information, som vil tillade os at modellere og forudsige den naturlige udbredelse af organismer med erhvervet fotosyntese og deres betydning for biogeokemi og økosystembalance.
Projekttitel: The electronic Structure of Single Molecule Magnets based on Lanthanides
Bevillingsmodtager: Jeppe Olsen
Institution: Aarhus Universitet
Bevilget beløb: 6.469.232
Projektbeskrivelse: Et af de mest fascinerende udviklingsområder indenfor materiale videnskaben er studiet af molekyler, der udviser magnetiske områder. Motivationen for studiet af sådanne molekyler er såvel teknologisk som grundvidenskabelig. Teknologisk har sådanne molekyler potentialet for at danne grundlag for helt nye måder at opbevare og kombinere data, for eksempel i forbindelse med kvante-computere. Grundvidenskabeligt er det vigtigt, at få en detaljeret forståelse for den molekylære mekanisme bag den molekylære magnetisme. Det aktuelle projekt omhandler det sidst-nævnte aspekt og vil specielt studere molekylære magneter baseret på sjældne jord-arter, de såkaldte lanthanider. I disse magneter fremkommer magnetismen fra de uparrede elektroner i lanthanid-atomet. I det aktuelle projekt vil der blive udviklet og anvendt nye metoder til at beregne og beskrives den elektroniske struktur af disse molekyler. Beskrivelsen af de lanthanid baserede magneter er krævende, da relativistiske effekter er betydelige og da de uparrede elektroner medfører, at mange tilstande ligger tæt og kan vekselvirke. En hjørnesten i det foreslåede projekt er således udvikling og anvendelse af nye metoder, det tillader en nøjagtig relativistisk og kvantemekanisk beskrivelse af systemer med nært-liggende tilstande. Metoder, der opfatter den molekylære magnet som et let forandret atom og metoder, der behandler det komplete molekyle vil blive udviklet og sammenlignet med hinanden og eksperimenter.