JAHRESBERICHT 2015 - ISAS...6 HIGHLIGHTS 2015 JAHRESBERICHT 2015 7 August Die Nachwuchsgruppe CARS-...

JAHRESBERICHT

2015

JAHRESBERICHT 2015

Liebe Leserinnen und Leser

In diesem Jahr brauchen wir wohl nicht extra darauf hinzuweisen, dass am ISAS viel passiert ist – denn das neue Logo und das zuge - hörige Design sind ja für sich genommen schon ziemlich offensicht - liche Zeichen der Veränderung. Doch wie überall im Leben gilt auch für uns: Die inneren Werte zählen. Und deswegen ist unser neues Aussehen auch nicht einfach nur eine neue Hülle, die wir uns überge- stülpt haben, sondern ein Ausdruck all dessen, was sich im Inneren getan hat und gerade tut.

Vieles davon finden Sie auf den folgenden Seiten: Zum Beispiel hat die Herzspezialistin Kristina Lorenz die Leitung der Abteilung Biomedizinische Forschung übernommen. Auf den Seiten 14 bis 23 erklärt sie, woran sie arbeitet und in welche Richtung sich ihre Forschung am ISAS künftig entwickeln wird. Aber wir schauen auch noch einmal in die Vergangenheit: Im Jahresrückblick fassen wir die wichtigsten Ereignisse der letzten Monate zusammen. Außerdem werfen wir ab Seite 24 ein Licht auf die jüngsten Arbeiten und Er- folge unserer Forschungsgruppen und geben Ihnen einen Einblick in unsere Labore.

Wir hoffen, dass Sie unser neues Design mögen und mit diesem Jahresbericht eine interessante und aufschlussreiche Lektüre in den Händen halten!

Prof. Dr. Albert Sickmann

VORWORT

Herausgeber

Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS – e. V.

Vorstand


Prof. Dr. Norbert Esser

Jürgen Bethke

Amtsgericht Dortmund VR 1724

St.-Nr.: 317/5940/0866

USt.-Id.-Nr.: DE 124913007

Postfach 101352, 44013 Dortmund

Bunsen-Kirchhoff-Straße 11, 44139 Dortmund

P +49 (0)231.1392 - 0

F +49 (0)231.1392 - 120

www.isas.de

[email protected]

Design

www.laborb.de

INHALT

WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG 24

Das ISAS im Profil 26

Grenzflächenanalytik 30

In-Situ-Spektroskopie 31

Nanostrukturen 34

Bioanalytik 38

Protein Dynamics 39

Early-Independence- Projekt 43

Tissue Omics 44

Drei Fragen an Pedro José de Oliva Novo 47

Chemical Proteomics 48

Synthetische Biomoleküle 50

Lipidomics 53

Standardisierung 56

Drei Fragen an Margherita Dell’Aica 58

Miniaturisierung 59

CARS-Mikroskopie 61

Biomedizinische Forschung 62

Biomedizinische Forschung 63

Grenzflächenprozesse 66

HIGHLIGHTS 2015 4

Jahresrückblick 6

Unser Jahr in Zahlen 8

Ein Schutzmantel für das Herz 14

ÜBER DAS ISAS 70

Standorte 72

Großgeräte am ISAS 74

Organisation 76

Organigramm 77

Gremien 78

AKTIVITÄTEN 2015 82

Publikationen 84

Vorträge 90

Veranstaltungen 98

Drittmittelprojekte 103

Schutzrechte 105

Absolventen 108

Stipendien 110

ISAS-Mitgliedschaften in Fachverbänden 111

Fördermittelgeber 113

HIGHLIGHTS2015

76 JAHRESBERICHT 2015HIGHLIGHTS 2015

August

Die Nachwuchsgruppe CARS- Mikroskopie, die im Rahmen des LRC am ISAS etabliert wurde, beginnt ihre Arbeit unter Leitung von Erik Freier.

Dezember

Die neue Website des ISAS geht online.

Das ISAS tritt als Aussteller auf der Karrieremesse bonding in Aachen auf.

Oktober

Am ISAS Dortmund wird das neue CARS-Mikroskop installiert.

Im Rahmen der neuen Kooperation reisen Mitglieder der AG Grenzflä-chenprozesse zur »Winter School« nach Jordanien.

JULI AUGUST SEPTEMBER OKTOBER NOVEMBER DEZEMBER

September

Im Düsseldorfer Landtag findet zum 6. Mal »Leibniz im Landtag« statt.

Das ISAS tritt als Aussteller auf der Karrieremesse bonding in Berlin auf.

Juli

Die AG Grenzflächenprozesse ver-anstaltet eine »Summer School« mit Studenten aus Jordanien, die sechs Wochen in Dortmund leben und forschen. Daraus entwickelt sich eine enge Kooperation mit jordanischen Universitäten.

November

Das ISAS tritt als Aussteller auf dem NRW-Gemeinschaftsstand auf der MEDICA in Düsseldorf auf und präsentiert dort das neue Projekt zur Validierung und Standardisierung.

In Borstel findet das erste Lipido-mics-Forum statt, organisiert von jungen Wissenschaftlern vom FZ Borstel und vom ISAS Dortmund.

Das ISAS präsentiert sein neues Corporate Design.

JAHRES RÜCKBLICK

Februar

Der Leibniz-Präsident Mathias Kleiner besucht das ISAS Dortmund.

Juni

Alex von Bohlen hilft am DELTA in Dortmund bei der Analyse von drei Bach-Portraits. Das Projekt schlägt hohe Wellen in den regio-nalen Medien.

Das Projekt »Analysis of Oxidative Modification-Dependent Protein Interactions« von Stavroula Mar-koutsa gewinnt den ersten »Early Independence «-Wettbewerb am ISAS.

Das ISAS tritt als Aussteller auf dem NRW-Gemeinschaftsstand auf der BIO International Conven-tion in Philadelphia, USA, auf.

In Berlin findet die Lange Nacht der Wissenschaften statt, bei der auch das ISAS wieder Mit-mach-Aktionen anbietet.

JANUAR FEBRUAR MÄRZ APRIL MAI JUNI

März

Das Leibniz Research Cluster (LRC) wird gegründet; die betei-ligten Institute treffen sich zu einem Kickoff-Meeting in Jena.

Albert Sickmann wird für eine zweite Amtszeit zum Präsidenten der Deutschen Gesellschaft für Proteomforschung (DGPF) gewählt.

Januar

Die AG Systemanalyse (heute AG Protein Dynamics) stellt die Software »Peptide Shaker« im Journal Nature Biotech vor. Impact Factor: 39

Am ISAS Berlin wird ein neues Nahfeldmikroskop installiert.

Mai

Das ISAS tritt als Aussteller auf zwei Karrieremessen auf: Zuerst auf der bonding in Bochum und anschließend auf der IKOM Life Science in Freising bei München.

April

Das ISAS Berlin feiert die Einweih-ung seiner neuen Räumlichkeiten.

In Dortmund startet ein Projekt zur Validierung und Standardisie-rung eines Thrombozyten-Assays. Fördersumme: 3,6 Millionen Euro.


Mitarbeiter an allen Standortenhatte das ISAS am 31. Dezember 2015. Die 165 Personen verteilen sich auf alle drei Standorte: ISAS City und ISAS Campus in Dortmund sowie ISAS Berlin.

Wissenschaftliche MitarbeiterUnter den 165 Mitarbeitern des ISAS sind 72 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

72 DoktorandenZu den wissenschaftlichen Mitarbeitern zählen auch 34 Doktoranden.

34

165UNSER JAHR IN ZAHLEN

36 %

ISAS BERLINNutzfläche am Standort ISAS Berlin

1.314 m2

ISAS CITYNutzfläche am Standort ISAS City, Dortmund

3.416 m2

ISAS CAMPUSNutzfläche am Standort ISAS Campus, Dortmund

2.119 m2

Internationale Wissenschaftler36 Prozent der Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen am ISAS kommen aus dem Ausland.

36 %


74PublikationenIm Jahr 2015 wurden am ISAS insgesamt 74 Publikationen in referierten Zeitschriften veröf-fentlicht. Ihr durchschnitt licher Impact-Faktor lag bei 4,5.

AuszeichnungenInsgesamt fünf Mal wurden Forscherinnen und Forscher des ISAS im Jahr 2015 für ihre Arbeit ausgezeichnet.

5

Wissenschaftliche AbschlüsseIm Jahr 2015 konnte das ISAS insgesamt zwölf Abschlüsse verzeichnen.

12DoktorarbeitenDazu gehörten sechs abgeschlossene Doktorarbeiten...

6 B.Sc., M.Sc., Diplom... und sechs weitere Abschlüsse wie Bachelor, Master oder Diplom.

6


PipettenspitzenAuch Pipettenspitzen wurden in großer Zahl benötigt: insgesamt 80.600 Stück.

ArbeitshandschuheManchmal lässt sich das große Ganze an den kleinen Details ablesen: In den Laboren des ISAS wurde 2015 unter Hochdruck geforscht, und dabei wurden 137.100 Arbeitshandschuhe verbraucht.

137.100

= 1.000

80.600

Internationale VorträgeWissenschaftlerinnen und Wissen-schaftler des ISAS hielten 65 Vorträge auf internationalen Konferenzen außerhalb Deutschlands.

65

19,5 Mio. €GesamtbudgetDas Gesamtbudget des ISAS im Jahr 2015 betrug 19,5 Millionen Euro.

Kernhaushalt11,7 Millionen Euro vom Gesamtbudget entfielen auf den Kernhaushalt.

11,7 Mio. €

DrittmittelquoteZudem konnte das Institut 2015 eine Drittmittelquote (Einnahmen) von 24,4 Prozent verzeichnen.

24,4 %

Kolloquien am ISASIm Jahr 2015 haben 39 externe Wissenschaftler Kolloquien am ISAS gehalten, davon 31 in Dortmund und acht in Berlin.

39

Seit Februar leitet Professor Kristina Lorenz die Abteilung Biomedizinische Forschung am ISAS. Ihr Spezialgebiet: Herzschwäche und ihre molekularen Ursachen.

EIN SCHUTZMANTEL FÜR DAS HERZ


Kristina Lorenz ist zwischen Pillen und Salben groß geworden: Als Apothekertochter hat sie von klein auf mit Medizin zu tun gehabt. Der Geruch der Apotheke ist eine ihrer prägendsten Kind-heitserinnerungen, und die schiere Menge an bunten Schachteln, Tuben und Flaschen hat sie schon immer fasziniert. Damit war der Weg zum Pharmaziestudium nicht mehr weit: »Ich wollte auf jeden Fall irgendwas mit Medizin machen«, erzählt die Wissenschaftlerin. Dann zögert sie einen Moment und ergänzt lachend: »Oder Skilehre-rin werden!« Eine eigene Apotheke kam allerdings nicht in Frage, und auch den Skilehrer-Plan hat sie letztlich verworfen. Die Faszi-nation für Labore und Forschung dagegen blieb; also entschied sie sich im Studium für einen pharmakologischen Schwerpunkt, arbei-tete in einem biochemischen Forschungsprojekt und stolperte dort über ein Protein, das auch mit Herzkrankheiten in Verbindung steht. Ihr Lebensthema war gefunden, denn das Herz, sagt sie, fand sie sowieso schon immer spannend.

Als Apothekertochter hat sich Kristina Lorenz schon immer für Medizin und Forschung interessiert. Ihr Lebensthema: Das Herz.

Über den Bildschirm von Kristina Lorenz flackert ein riesiges Herz. »Ausgeleiert«, sagt die Pharmakologin und zeigt auf die vergrößer-ten Herzkammern. »Wie ein Gummiband, das zu stark beansprucht wurde.« Das Herz gehört einem Patienten mit Herzinsuffizienz: Es ist nicht mehr in der Lage, genug Blut durch den Körper zu pumpen. Um diesen Mangel auszugleichen, hat es anfangs einfach etwas schneller geschlagen und an Muskelmasse zugelegt; so ließ sich das Problem eine Weile kompensieren. Auf Dauer jedoch gerät so ein Herz in einen Teufelskreis aus schwacher Leistung und zunehmend verzweifelten Notfallmaßnahmen, der dazu führt, dass es irgend-wann komplett schlapp macht. Burnout fürs Herz, sozusagen.

Kristina Lorenz forscht seit zehn Jahren an den molekularen Mechanismen der Herzinsuffizienz. Wenn man sie fragt, warum, verweist sie auf eine Statistik: Auf der Liste der häufigsten Todes-ursachen in Deutschland steht diese Erkrankung auf Platz vier. Gut fünf Prozent der Menschen sterben hierzulande an Herzschwäche, und die Hälfte von ihnen in einem Zeitraum von unter fünf Jahren. Gute Gründe also, sich näher mit einer Erkrankung zu befassen, die in Sachen Gefährlichkeit und Häufigkeit etwa in derselben Liga spielt wie Krebs und Herzinfarkt – auch wenn sie in der Öffentlich-keit weniger Beachtung findet. Noch dazu gilt Herzinsuffizienz als unheilbar. Mit etwas Glück lässt sich ein schwächelndes Herz zwar stabilisieren, aber ganz gesund wird es nie wieder.

Anfangs kann das Herz die ersten Anzeichen der Insuffizienz noch kompensieren, doch auf Dauer gerät es in einen Teufelskreis.

Hier kommt Kristina Lorenz ins Spiel: Sie sucht einen Ansatzpunkt für Therapien, die den fatalen Kreislauf stoppen oder sogar rück-gängig machen können. Dazu muss sie aber erst einmal genau verstehen, was in einem kranken Herz vor sich geht. »Wir schauen wirklich nach den molekularen Grundlagen«, erklärt sie. »Zum Beispiel wollen wir wissen, wie Signale von außen, etwa von den Nerven, in die Herzmuskelzellen kommen, welche Prozesse sie darin auslösen und was sich in den Zellen verändert, wenn die Herzinsuffizienz eintritt.«

18 HIGHLIGHTS 2015

Einen ersten wichtigen Durchbruch konnte die junge Pharmakologin im Jahr 2009 feiern: Zusammen mit ihrem Team in Würzburg identi - fizierte sie den ERK1/2-Komplex als einen Auslöser krankhaften Herzmuskel-Wachstums (Fachbegriff: Hypertrophie). Das Besondere daran: Der Komplex wirkt nur schädlich, wenn er aktiviert und in den Zellkern verlagert wird; dort aktiviert er seinerseits Moleküle, die die Hypertrophie ankurbeln. Wenn man diesen Vorgang selektiv stoppen könnte, ohne andere Prozesse zu beeinträchtigen, stünde der Medizin ein neues Medikament mit weniger Nebenwirkungen zur Verfügung.

Die Pharmakologin erkundet die Grenze zwischen physiologischem und pathologischem Wachstum.

Die Mechanismen, die hinter diesem Ortswechsel stecken, sind aller - dings noch unbekannt, deshalb spielt ERK1/2 bis heute eine große Rolle in den Plänen von Kristina Lorenz. Außerdem finden sich immer mehr Verbindungen zu anderen Erkrankungen: Die beiden Komponenten des Proteinkomplexes tauchen in vielen Zelltypen auf und könnten zum Beispiel auch bei Krebs eine Rolle spielen, erläu-tert die Pharmakologin. »Eine unserer vielen Fragen lautet deshalb: Was machen ERK1 und ERK2 in anderen Organen, welche Rolle spielen sie zum Beispiel bei verschiedenen Krankheiten? Und kann ERK1/2 vielleicht sogar als Biomarker dienen?«

ERK1/2 ist also eines der großen Projekte, die die junge Professorin mit ins Ruhrgebiet bringt und in den nächsten Jahren verfolgen wird. Doch sie hat auch noch andere Fragen im Gepäck, zum Bei-spiel wo die Grenze zwischen physiologischem, nützlichem Wachs-tum und pathologischem, gefährlichem Wachstum liegt. Denn zunächst einmal ist ein wachsender Muskel ja etwas Gutes, sagt sie: »Größere Muskelzellen bedeuten eigentlich mehr Kraft.« Bestes Beispiel: Ausdauersportler haben oft ein vergrößertes Herz, das so genannte Sportlerherz. Im Unterschied zu diesem gesunden Wachs- tum hinkt aber bei der Herzinsuffizienz zum Beispiel die Sauerstoff-versorgung hinterher: Die Muskeln wachsen, können jedoch nicht adäquat versorgt werden, sodass viele Zellen absterben und durch nutzloses Gewebe ersetzt werden. So wird das Herz nicht stärker, sondern schwächer, was wiederum den Teufelskreis verstärkt. Und noch ein Problem macht dem kranken Herz zu schaffen: Es steht sozusagen unter Dauerfeuer der Nerven, die permanent versuchen, das schwächelnde Organ anzutreiben. Je länger dieses Dauerfeuer anhält, desto weniger reagieren die Herzmuskelzellen auf die Signale. Sie stumpfen einfach ab.

Ursachen für HerzinsuffizienzHerzinsuffizienz kann viele Ursachen haben – alles, was das Herz belastet, kann es auch dauerhaft schädigen. Ganz oben auf der Liste der Verursacher steht allerdings, wie bei allen kardiovaskulären Erkrankungen, das so genannte »tödliche Quartett«: Hoher Blutdruck, starkes Übergewicht, Diabe tes und hohe Blutfettwerte. Diese Faktoren wirken entweder direkt aufs Herz – wie zum Beispiel der Blutdruck – oder schädigen die Gefäße durch Ablagerungen. Das »tödliche Quartett« wird wiederum von einer ungesunden Lebensweise begünstigt. Fast genauso schlecht für das Herz ist aber auch übertriebener Gesundheitswahn, etwa zu viel Ehrgeiz beim Sport: Wer zum Beispiel mit einem grip- palen Infekt joggen geht, riskiert eine Myokarditis, eine Herzmuskelentzündung, die das Herz im schlimmsten Fall auf Dauer schwächt. Und auch Herzrhythmusstörungen oder schwere Vorerkran-kungen wie ein Herzinfarkt können eine Herzinsuffizienz verursachen.


»Wahrscheinlich funktioniert es deshalb wohl auch nicht gut, das Herz über lange Zeit zum kräftigeren Schlagen und zum Muskelauf-bau anzuregen«, erklärt die Herzforscherin. »Dieses Antreiben hat in der Regel eher negative Folgen. Und man weiß zumindest von einem Rezeptortyp für Nervensignale in der Muskelzelle, dass er auf Dauer ›taub‹ wird, wenn man ihn ständig stimuliert.« Auf der ande-ren Seite gibt es schon sehr lange eine Gruppe von Wirkstoffen aus Fingerhut, die so genannten Herzglykoside, das Herz längerfristig antreiben können. Allerdings sind Herzglykoside extrem giftig und sollten eigentlich schon längst vom Markt verschwinden. Was wäre also, wenn man ihre positiven Effekte mit einem ungiftigen Medi-kament erreichen könnte?

Das Herz über längere Zeit antzutreiben, funktioniert nicht: Die Rezeptoren auf den Muskelzellen werden auf Dauer taub für die Signale.

Vielleicht, lässt Kristina Lorenz durchblicken, hätte sie dazu eine Idee: Erst kürzlich konnte ihr Team ein weiteres Protein identifizie-ren, das zumindest bei Mäusen eine langfristig tolerierte erhöhte Schlagkraft (positive Inotropie) und Hypertrophie verursachen kann. Das Protein namens RKIP scheint gleich zwei Rezeptortypen zu sti-mulieren, und es aktiviert sie sozusagen von »innen«, aus der Zelle heraus. Es verhindert das Abstumpfen der Rezeptoren, sorgt dafür, dass sie sich gegenseitig kontrollieren, und fängt so schädliche Effekte auf das Herz ab. In Versuchen mit Mäusen hat das Würz-burger Team gezeigt, dass eine moderate Überproduktion von RKIP den Herzmuskel stärkt.

»Wie ein Schutzmantel für das Herz.«, so beschreibt Kristina Lorenz den Effekt. Um ihn therapeutisch nutzbar zu machen, erklärt sie, könnte man zum Beispiel die RKIP-Produktion künstlich stimulieren oder entsprechende Moleküle finden, die das Protein nachahmen. In jedem Fall wird auch dieses Protein ihr Team noch eine Weile beschäftigen.

RKIP und ERK1/ERK2 hat Kristina Lorenz eher durch Zufall entdeckt , doch in Zukunft will sie solche Funde öfter machen – indem sie mit den Arbeitsgruppen am ISAS kooperiert, die sich auf die Analyse ganzer zellulärer Systeme spezialisiert haben und mittels Massen-spektrometrie große Screenings auf potenzielle Kandidatenproteine durchführen können.

Hohe Blutfettwerte

Herzrhythmusstörungen

Herzinfarkt

Übertriebener Ehrgeiz beim Sport

Hoher Blutdruck

Starkes Übergewicht

Diabe tes

Gemeinsame Berufung mit der Universität Duisburg-EssenKristina Lorenz wurde vom ISAS und der Universität Duisburg-Essen (UDE) gemeinsam nach dem Jülicher Modell berufen. Sie ist nun Direktorin der Abteilung Biomedizinische Forschung am ISAS und übernimmt zugleich an der Medizinischen Fakultät der UDE am Uniklinikum Essen eine Professur für Mechanismen kardiovaskulärer Erkrankungen. Künftig wird Kristina Lorenz sowohl in Dortmund als auch in Essen aktiv forschen und eigene Labore betreiben. Mit der UDE gewinnt das ISAS einen wertvollen Kooperationspartner auf dem Gebiet der Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Die UDE im Web

www.uni-due.de

Die Uniklinik Essen im Web

www.uniklinikum- essen.de


Wie genau sich die Kooperationen innerhalb des Instituts dann gestalten, wird sich in den kommenden Jahren zeigen. Jetzt geht es erst einmal darum, die Arbeitsgruppen in Dortmund und Essen aufzubauen, denn auch an der Universität Duisburg-Essen wird Kristina Lorenz aktiv forschen. Einige Wissenschaftler folgen ihrer Chefin aus Würzburg ins Ruhrgebiet, andere werden derzeit neu eingestellt. Ab dem Sommer soll der Betrieb am ISAS rund laufen.

Aus wissenschaftlicher Sicht fühlt sich Kristina Lorenz schon jetzt ganz wohl im Ruhrgebiet: Sowohl an der Uni Duissburg-Essen als auch am ISAS gibt es bereits einen Schwerpunkt zu kardiovaskulä-ren Erkrankungen, zu dem ihre Arbeiten gut passen. Persönlich ist sie aber noch nicht ganz in Dortmund angekommen. Die neu gemietete Wohnung wartet auf ihre Bewohnerin, zu viel war in den letzten Wochen zu organisieren; aber bald soll es endlich klappen mit dem Umzug aus Unterfranken mitten ins Ruhrgebiet. Für einen kleinen Moment schleicht sich Wehmut ein: Die Kollegen dort werden ihr erst mal fehlen. Doch auch wenn man sich nicht mehr auf dem Flur begegnet: Das Netzwerk, das sie in den letzten Jahren aufgebaut hat, bleibt ihr erhalten, und sie will auch weiterhin eng mit den Würzburgern kooperieren. »Außerdem ist dieses Netzwerk ja auch nicht in wenigen Tagen aus dem Boden gewachsen«, stellt sie dann fest. »Und hier fange ich auch nicht komplett bei null an: Immerhin kenne ich Albert Sickmann noch aus seiner Zeit in Würz-burg.« Außerdem leben viele ihrer Freunde in der Gegend, sodass der Schritt nicht ganz so schwer fiel. »Eigentlich«, sinniert die Wis-senschaftlerin, »ist es mir fast egal, in welcher Stadt ich lebe, solan-ge das wissenschaftliche Umfeld stimmt und sie halbwegs zentral liegt.« Und wenn man es so betrachtet, liegt sie mit Dortmund wohl goldrichtig. Willkommen im Ruhrgebiet, Kristina Lorenz!

Leitung der Forschungsabteilung Biomedizinische Forschung

Prof. Dr. Kristina Lorenz T +49 (0)231 1392-103 [email protected]

Die genaue Analyse der Kandidaten ist dann wieder Sache des Teams um Kristina Lorenz, das die ganze Bandbreite molekular-biologischer und biochemischer »Handarbeit« abdeckt: Proteine charakterisieren, Bindungs- und Reaktionspartner suchen, mutierte Varianten in Zellkulturen testen – das ist Routine in den Laboren der Herzspezialistin.

Aus wissenschaftlicher Sicht fühlt sich Kristina Lorenz schon jetzt ganz wohl im Ruhrgebiet.

Sie freut sich auf einen regen Austausch mit ihren neuen Wissen-schaftler-Kollegen, denn schließlich können die auch von ihren Fähigkeiten profitieren und eigene Kandidatenmoleküle aus ihren Analysen genauer überprüfen lassen. »Für uns sind aber nicht nur die Arbeiten im Bereich Proteomics und Lipidomics interessant«, erklärt die Wissenschaftlerin. »Auch das NMR der Arbeitsgruppe Grenzflächenprozesse könnte uns bei unserer Arbeit helfen, oder das CARS-Mikroskop von Erik Freier.«

WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG

2726 JAHRESBERICHT 2015WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG

4D-AnalytikWir wollen möglichst parallel und zu jedem beliebigen Zeitpunkt die Menge und Art eines untersuchten Stoffes sowie seine Lokali-sation bestimmen. Deshalb haben wir uns die Entwicklung und Verfeinerung »vierdimensionaler« Analysemethoden zur Aufgabe gemacht. Sie bilden die technologische Basis für die umfassende Aufklärung pathologischer Prozesse. Um herauszufinden, wann und wie die »biologischen Entscheidung« zwischen Gesundheit und Krankheit fällt, brauchen wir analytische Verfahren, die simultan Informationen von verschiedenen Molekülklassen (etwa Nuklein-säuren, Proteinen und Lipiden) erfassen. Solche simultanen Verfah-ren werden völlig neue Datentypen hervorbringen, die ihrerseits neue Strategien bei der Auswertung erfordern.

Die Schwerpunktbereiche unserer Tätigkeit liegen in der Entwick-lung von Verfahren für die Molekulare Diagnostik und der Bereit- stellung von Technologien zur Charakterisierung von (Bio-)Grenz-flächen.

LeitzieleDie Leitziele des ISAS sind exzellente interdisziplinäre Forschung, die Qualifizierung des wissenschaftlichen Nachwuchses sowie der Transfer unserer Ergebnisse in Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit.

Forschungsleistung

Als Indikatoren für die Forschungsleistung zieht das Institut seine Publikationen, insbesondere in referierten Fachzeitschriften, ebenso heran wie seine Präsenz durch wissenschaftliche Fachvorträge und die Gewinnung neuer drittmittelgeförderter Projekte im inter nationalen Wettbewerb. Bei der Auswahl der Wettbewerbe und Förder- linien, in denen wir uns um Drittmittel bewerben, streben wir nach bestmöglichen Synergien mit unseren langfristig verfolgten For-schungsprogrammen und stellen komplementäre Fragestellungen in den Vordergrund.

Nachwuchsförderung

Zur Förderung unseres wissenschaftlichen Nachwuchses haben wir Programme etabliert, die alle Stufen der wissenschaftlichen Laufbahn umfassen: von Angeboten für Bachelor- und Master-studierende über eine strukturierte Ausbildung der Doktoranden

→ Seite 82

Aktivitäten 2015

DAS ISAS IM PROFIL

Das Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS – e. V. entwickelt schnelle, präzise und kostengünstige analytische Ver-fahren für die Gesundheitsforschung, um die Möglichkeiten zur Prävention, Frühdiagnostik und Therapie von Erkrankungen zu verbessern. Durch eine Kombination von Fachwissen aus Chemie, Biologie, Physik und Informatik machen wir messbar, was heute noch nicht gemessen werden kann. Dabei steht vor allem eine Frage im Vordergrund: Wieviel von welcher Substanz ist wann an wel-chem Ort?

28 WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG

bis hin zu Weiterbildungsangeboten für Postdoktoranden und Nachwuchs führungskräfte in der Wissenschaft. Zur Förderung der Karrierechancen exzellenter Nachwuchswissenschaftler sind am Institut zudem Nachwuchsgruppen etabliert. Zusätzlich bietet das ISAS jungen Wissenschaftlern weitere Entwicklungsmöglichkeiten durch die Leitung von Forschungsprojekten. Die möglichst frühe Profilierung als Führungskraft soll insbesondere Nachwuchskräfte unterstützen, die eine spätere Berufslaufbahn in der Wissenschaft anstreben.

Transfer und Service

Unsere Transfer- und Serviceangebote reichen von Beratungsakti-vitäten für Wissenschaftler, Unternehmen, Medien und Politik über Auftragsforschung und -messungen bis hin zur Bereitstellung analytischer Standards. Patentgeschützte Innovationen stellt das In-stitut zur Lizensierung bereit, und es vermarktet sein Angebot mit Unterstützung externer Partner. Das ISAS fördert außerdem Aus-gründungsvorhaben seiner Mitarbeiter und macht seine Arbeiten einer breiten Öffentlichkeit zugänglich, indem es sich regelmäßig auf Fach- und Karrieremessen präsentiert, an öffentlichkeitswirk-samen Veranstaltungen wie zum Beispiel Wissensnächten oder dem bundesweiten Girl’s Day teilnimmt, Forschungsergebnisse aktiv an die Medien kommuniziert und im Rahmen der jährlichen Ver-anstaltung »Leibniz im Landtag« einen regen Austausch zwischen Wissenschaft und Landespolitik organisiert.

Kooperationen

Ein weiterer wichtiger Faktor für die Umsetzung unserer Ziele ist die Interaktion mit Wissenschaftlern verschiedener Fachdiszipli-nen weltweit. Daher treibt das ISAS nicht nur den Ausbau seiner eigenen interdisziplinären Kompetenzen, sondern auch seine Ver-netzung im nationalen und internationalen Wissenschaftsumfeld weiter voran. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Zusammen-arbeit mit den regional ansässigen Universitäten: der Technischen Universität Dortmund, der Ruhr-Universität Bochum, der Univer-sität Duisburg-Essen und der Technischen Universität Berlin. Die nationale Vernetzung wird durch die Einbindung des ISAS in Netzwerke der Leibniz-Gemeinschaft, etwa die Forschungsverbün-de »Medizintechnik« und »Wirkstoffe«, und in vom Bundesminis-terium für Bildung und Forschung geförderte Verbundvorhaben verstärkt. Internationale Partner unterstützen uns bei langfristigen Forschungsvorhaben, etwa »International Cardiovascular Disease Network« und in EU-geförderten Forschungskonsortien.


GRENZFLÄCHEN ANALYTIK

Die Arbeitsgruppen der Forschungsabteilung Grenzflächenanalytik beschäftigen sich mit molekularen Vorgängen an Grenz- und Ober-flächen, etwa mit der Bindung von Molekülen an Oberflächen oder mit der Bildung und den Eigenschaften von Nanostrukturen. Im Zentrum der Arbeiten steht dabei die optische Analytik von atomaren und molekularen Strukturen an Grenzflächen, mit Poten-tial für biomedizinische Anwendungen: Ziel ist die detaillierte Untersuchung von Materialien, Strukturen und Oberflächen, die aus einer Mischung von organischen Molekülen und anorganischen Materialien bestehen oder mit Biomolekülen interagieren und die durch ihre speziellen Eigenschaften zum Beispiel für Biosensoren geeignet sein könnten.

Abteilung Grenzflächen- analytik

www.isas.de/institut/ abteilungen/grenz-flaechenanalytik

In-Situ-SpektroskopieRasante Entwicklungen im Bereich der Materialwissenschaften und biofunktionalen Oberflächen beflügeln immer neue Innovationen, zum Beispiel in der Sensorik und bei optischen Anwendungen. Um neue, oft funktionale Materialien erforschen und sinnvoll einsetzen zu können, werden jedoch verbesserte Methoden zur Charakterisie-rung von Materialeigenschaften benötigt. Die Erforschung und Opti - mierung solcher Methoden ist das Ziel der Arbeitsgruppe In-Situ- Spektroskopie.

Die Gruppe beschäftigt sich mit funktionalen Oberflächen von Meta- und Hybridmaterialien mit künstlich erzeugten Mikro- und Nanostrukturen, deren optische Eigenschaften und Adsorptions-eigenschaften an die jeweilige Anwendung angepasst sind. Eine Kernkompetenz der Arbeitsgruppe liegt dabei in der In-Situ-Unter-suchung an Fest-Flüssig-Grenzflächen.

Polarisationsabhängige Infrarot-Mikroskopie

In einem ihrer Schwerpunkte untersucht die Gruppe nano- und mikrostrukturierte funktionale Oberflächen und Schichten mittels polarisationsabhängiger Infrarot-Mikroskopie (IR-Mikroskopie). Aus der Kombination von IR-Mikroskopie und Ellipsometrie soll ein neues Messverfahren entwickelt werden, um organische Schichten, Hybridschichten und biofunktionale Oberflächen sowie Wachstums- und Adsorptionsprozesse auf solchen Schichten zu analysieren.

Im vergangenen Jahr konzentrierten sich die Arbeiten darauf, ein Plattformsystem zu entwickeln, das Analysen unter mikrofluidi-schen Bedingungen ermöglicht. Diese Arbeiten wurden im Rahmen des Strategiefonds »Integrative Research« in enger Kooperation mit der Arbeitsgruppe Protein Dynamics durchgeführt. Die beiden Gruppen testeten die technischen Randbedingungen des Mikroskops und des extra für diese Zwecke entwickelten Mikrofluidik-Chips. Der Chip soll mit einem SEIRA-Verstärkungssubstrat (surface enhan-ced Infrared absorption) erweitert werden, für das ein reproduzier-bares Herstellungsverfahren entwickelt wurde.

In einem verwandten Projekt beschäftigte sich die Gruppe mit dem Aufbau eines IR-Laser-Ellipsometers. Verglichen mit konventionellen Fourier-Transform-IR-Ellipsometern (FT-IR) bietet das Gerät eine zehn- bis hundertfach kürzere Messzeit (bis zu 80 Millisekunden pro Spot) sowie eine um den Faktor zehn verbesserte laterale Auflösung (bis zu 120 Mikrometer), die es ermöglicht, kleine Probenflächen mit Dünnfilmempfindlichkeit zu analysieren.

Leitung der Arbeitsgruppe

PD Dr. Karsten Hinrichs T +49 (0)231 1392-3541 [email protected]


Organische Schichten und Hybridschichten für optische Anwendungen

In einem dritten Schwerpunkt wendet die Arbeitsgruppe ihre analy - tischen Methoden, insbesondere im infraroten Spektralbereich, auf dünnste Schichten, hybride Schichtstrukturen sowie chirale Materi-alien und Metamaterialien für neue optische Anwendungen an.

Solche Materialien spielen zum Beispiel in der organischen Opto-elektronik eine Rolle, und ihre optischen Eigenschaften sowie ihre Anisotropie korrelieren mit der Effizienz der Bauelemente. Für deren Design ist die Quantifizierung optischer Konstanten wichtig. So hat die Gruppe im Jahr 2015 beispielsweise die anisotrope dielektrische Funktion von Poly-BBL-Filmen (benzimidazo-benzophenan-throline) im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich (UV/Vis) sowie im Infrarotbereich bestimmt. Eine weitere Anwendung war die Charakterisierung der Wachstumsprozesse verschieden dotierter Polyanilin-Filme für optische, sensorische und mikroelektronische Anwendungen. Hierfür wurde ein kombinierter Aufbau für spektro-skopische IR-Ellipsometrie (IRSE) und optische RAS-Messungen (Reflexions-Anisotropie-Spektroskopie) im sichtbaren Spektralbe-reich eingesetzt.

Arbeitsgruppe In-Situ- Spektroskopie

www.isas.de/ institut/ abteilungen/ grenzflaechen-analytik/in-situ- spektroskopie

Biofunktionale Oberflächen

Ein weiteres zentrales Themengebiet in der Arbeitsgruppe In-Situ- Spektroskopie ist die optische Analyse von biofunktionalen Ober- flächen. Das Interesse der Wissenschaftler gilt sowohl den Eigen-schaften der Oberflächen selbst als auch der Interaktion dieser Oberflächen mit anderen Molekülen. Dabei untersucht die Gruppe unter anderem Templates und Substrate mit gezielt veränderbaren physikalischen und chemischen Eigenschaften, die die Basis für neue Nachweismethoden und Sensoren bilden können. Eine wich-tige Methode zur Charakterisierung solcher Oberflächen ist die IR-Spektroskopie; die Gruppe nutzt insbesondere die Möglichkeiten der polarisationsabhängigen IR-Spektroskopie für die Struktur-analyse.

Im vergangenen Jahr wurden funktionale Oberflächen für die mög- liche Anwendung in Biosensoren präpariert und charakterisiert. So untersuchte die Arbeitsgruppe etwa die proteinadsorbierenden und -abstoßenden Eigenschaften von Polymerbürsten, die auf pH- und Temperaturänderungen reagieren. Zudem führte sie eine quantitative Studie an einer funktionalen Monolage für Biosensor- Anwendungen durch: Mittels einer EQCM (elektrochemische Quartz-Mikrowaage) und In-situ-Messungen mit IR-Ellipsometrie konnten die Wissen-schaftler die Ablagerung der Molekülschicht durch Elektrodeposition verfolgen sowie die optischen Konstanten, Depositionseffizienzen und Schichtdicken bestimmen. Diese Kombination von Methoden eröffnet eine neue Möglichkeit für In-situ-Studien von elektroche-misch funktionalisierten Oberflächen für Biosensoren.

001 Oben: Charakteristische Protein-Amidbanden in In-situ-IRSE-Spektren von verschiedenen ultra dünnen Polymerbürsten und -filmen nach Exposition an Proteinlösungen. Unten: Schematische Übersicht der verwendeten Polymeroberflächen und Proteine (aus: Kroning et al., ACS Applied Materials & Interfaces 2015)


Nanodrähte

Nanostrukturen auf der Skala weniger atomarer Abstände stellen die kleinstmöglichen Grenzflächenstrukturen dar und haben durch ihre individuelle Struktur vorgegebene physikalische und chemi-sche Eigenschaften. Sie könnten für ultrakleine Leiterbahnen und elektronische Schalter in atomarer Größe genutzt werden, und die Integration von organischen Molekülen auf anorganischen Nano-drähten an Halbleiteroberflächen ist eine Vision für zukünftige, ultra-miniaturisierte Systeme. Um solche Ideen umzusetzen, müssen die entsprechenden Strukturen jedoch zunächst ausgiebig charak-terisiert werden.

Im vergangenen Jahr untersuchte die Gruppe im Rahmen der DFG-Forschergruppe FOR1700 vor allem eindimensionale metal-lische Nanodrähte auf gestuften Siliziumoberflächen hinsichtlich ihrer optischen und elektronischen Eigenschaften. Bei der Analyse von atomaren Goldketten konnten die Wissenschaftler charakte-ristische elektronische und vibronische Anregungen identifizieren und sie mittels begleitender DFT-Rechnungen (Dichtefunktionaltheo-rie) lokalen Strukturelementen zuordnen. In weiteren Experimenten stellten sie fest, dass die chemisch hochreaktive Stufenkante mit Wasserstoff passiviert (also mit einer »Schutzschicht« versehen und damit von weiteren chemischen Reaktionen ausgeschlossen) wird, während andere, für organische Moleküle relevante Adsorptions-stellen auf den Terrassen nicht beeinträchtigt werden. Diese Ergeb- nisse bilden die Basis für zukünftige Untersuchungen von organi-schen Molekülstrukturen auf diesen Oberflächen.

Da die optische Spektroskopie auch die zerstörungsfreie Analyse von überdeckten Nanostrukturen ermöglicht, wurden zudem Selten-Erd- Silizid-Nanostrukturen untersucht, die durch eine Siliziumschicht geschützt werden können. Unter normalen Atmosphären-bedingun-gen konnten die Wissenschaftler mittels Reflexions- Anisotropie-Spektroskopie (RAS) »vergrabene« Silizid- Nanodrähte identifizieren, die als elektronische Verbindungen auf der Nano skala verwendet werden könnten, und bestätigten damit entsprechende elektronen-mikroskopische Untersuchungen.

Mesoskopische Strukturen

Viele moderne Bauelemente basieren auf Halbleitermikro- und -nanostrukturen. Eine wichtige Rolle für neue Entwicklungen in diesem Bereich wird künftig die Integration von organischen Molekülen mit solchen anorganischen Strukturen spielen, etwa für die Sensorik oder die Optoelektronik. Die physikalischen und

FOR1700

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NanostrukturenDie Arbeitsgruppe Nanostrukturen forscht sowohl an Nanogrenz-flächen als auch an Hybridgrenzflächen zwischen organischen Molekülen und anorganischen Materialien. Darüber hinaus ver-bessern die Wissenschaftler optische Spektroskopiemethoden, um eine bessere Orts- und Zeitauflösung sowie Empfindlichkeit der Analysen zu erreichen.

Aufgrund ihrer speziellen physikalischen Eigenschaften sind Materialien mit Strukturen im Mikro- oder Nanobereich für elek-tronische Bauteile in der Computertechnologie sowie Sensoren und Geräte in der Biomedizin interessant. Um Fortschritte bei der Entwicklung solcher Materialien zu erzielen, müssen die jeweiligen Strukturen jedoch genau analysiert werden. Die Arbeitsgruppe Nanostrukturen nutzt und optimiert dafür unter anderem Metho-den wie Raman-Spektroskopie, Ellipsometrie oder Absorptions-spektroskopie. Die Methoden sind nichtinvasiv und liefern einen »Fingerabdruck« der untersuchten Materialien mit Informationen zu deren Aufbau, Zusammensetzung und elektronischen Eigen-schaften.


Prof. Dr. Norbert Esser T +49 (0)231 1392-3530 [email protected]


chemischen Eigenschaften solcher Hybride werden durch Grenz-flächen entscheidend mitbestimmt. Sie zu charakterisieren ist die Voraussetzung für die Entwicklung neuartiger Bauelemente und funktionaler Materialien.

Eines der langfristigen Ziele in diesem Projekt ist die Herstellung von Hybrid-Nanostrukturen an atomar definierten Nitrid-Nano-strukturen. Dazu konnten die Wissenschaftler 2015 erstmalig atomar definierte Oberflächen an Galliumnitrid/Indium-Galliumnitrid/ Galliumnitrid-Quantengrabenstrukturen herstellen und zeigen, dass dabei die Quantengraben-Struktur erhalten bleibt. Außerdem wurde eine elektrochemische Zelle entwickelt, die für zukünftige In-situ-Raman-Messungen an funktionalisierten Nitrid-Nanostruk-turen (Zusammenarbeit mit der Universität Gießen) geeignet ist.

An dem im Jahr 2014 installierten Synchrotron-Ellipsometer an der Metrology Light Source (MLS) der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) wurde der regelmäßige Strahlzeitbetrieb (auch für externe Kooperationspartner) aufgenommen und die optischen Eigenschaften für das Magnesiumoxid-Zinkoxid-Materialsystem (MgO/ZnO) bestimmt. Diese Spektren haben Referenzcharakter für die Eigenschaften »neuer« Materialien und sind zudem Grundlage für den Vergleich mit DFT-basierten numerischen Berechnungen.

Hochauflösende Absorptionsspektrometrie

Im dritten Teilprojekt verbessert und entwickelt die Gruppe leis-tungsfähige Weitbereichs-Spektrographen auf Basis von Echelle- Gittern mit hoher spektraler, zeitlicher und räumlicher Auflösung. Diese Geräte können vor allem in der Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) eingesetzt werden, aber auch in der Plasma-Emissionsspek-troskopie und mit kleinen Änderungen in der Raman-Spektroskopie. Da mit diesen Geräten zum Beispiel die Zusammensetzung von atmosphärischen Staubpartikeln bestimmt werden kann, sind sie unter anderem in der Umwelttechnik und der Astronomie im Einsatz. Biomediziner verwenden sie, um Spuren von chemischen Elementen, wie Fluor, Phosphor, Schwefel und Stickstoff nachzu-weisen.

Im vergangenen Jahr konnte die Gruppe das Optikdesign eines neuen Echelle-Spektrographen mit harmonisierter Ordnungstrennung verbessern. Zudem konnten sie mithilfe des MOSES-Spektrographen (Modular Simultaneous Echelle Spectrograph) simultan gemessene Weitbereichs-Molekülspektren von Phosphor im Ultraviolett-Bereich registrieren. Außerdem nahm die Forschungsgruppe ein Raman- Mikroskop mit speziell entwickeltem Echelle-Spektrographen in Betrieb.

Arbeitsgruppe Nanostrukturen

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Die Arbeitsgruppen der Forschungsabteilung Bioanalytik arbeiten daran, die komplexen Signal- und Stoffwechselwege in Zellen und Zellverbänden im menschlichen Körper auf unterschiedlichen Ebenen vom Lipid bis zu interzellulären Kommunikationsprozessen zu verstehen. Ziel der Arbeiten auf lange Sicht ist es, die Gesundheit der Bevölkerung zu verbessern. Die Gruppen entwickeln deshalb Messtechniken, um Molekülverteilungen orts- und zeitaufgelöst zu messen. Diese Messtechniken und Analyseergebnisse können helfen, die Diagnose vieler Krankheiten – zum Beispiel Herz-Kreislaufer-krankungen – zu erleichtern und vielleicht sogar neue Therapien zu entwickeln.

Abteilung Bioanalytik

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BIOANALYTIK Protein DynamicsDie Arbeitsgruppe Protein Dynamics beschäftigt sich mit der Ent-wicklung, Optimierung und Anwendung von leistungsfähigen und zuverlässigen Methoden für die Analyse von Proteinen. Ihr Ziel ist es, biologische Systeme auf unterschiedlichen Ebenen der Komple- xität genau zu beschreiben und besser zu verstehen. Um die regula- torischen Netzwerke in biologischen Systemen zu untersuchen, befasst die Gruppe sich zum Beispiel mit der quantitativen Analyse von Proteinen sowie deren dynamischen Veränderungen in Hinblick auf Menge und Struktur. Ein dritter Aspekt der Arbeiten ist die Analyse von Proteinaddukten und -komplexen.

Die von der Gruppe entwickelten Verfahren können zum Beispiel in der Grundlagenforschung angewandt werden – etwa, um die Dynamik und Lokalisation einzelner Proteinkomplexe zu untersu-chen und deren Interaktionspartner zu identifizieren. Sie können jedoch auch für Entwicklungen in der medizinischen Diagnostik genutzt werden, um beispielsweise krankheitsrelevante Analyt- Profile zu ermitteln.

Analytische Methoden zur globalen Beschreibung komplexer biologischer Systeme

Je nach Zelltyp schwanken die Konzentrationen verschiedener Prote- ine um mehrere Größenordnungen. Strukturproteine etwa können mit mehreren Millionen Kopien pro Zelle auftreten, während andere Proteine nur etwa zehn bis 100 Mal in einer Zelle vorkommen. Die rein qualitative Erfassung aller Komponenten reicht also nicht aus, um biologische Systeme zu beschreiben, sondern muss durch quantitative Analysen ergänzt werden. Daher entwickelt die Arbeits-gruppe Protein Dynamics robuste Methoden für die zuverlässige und qualitativ hochwertige Analyse von Proteinen und Proteinkom-plexen mittels Massenspektrometrie.

Bereits im Jahr 2014 hat die Gruppe damit begonnen, hochaufgelöste Spektren-Bibliotheken von humanen Zellen und Geweben zu erstellen, um auf eine entsprechende Datenbasis zurückgreifen zu können. Im Jahr 2015 konnte sie die Daten von insgesamt zehn Primärzell- Typen (unter anderem humane Thrombozyten, B-Zellen, Fibroblas-ten) in die Bibliothek einspeisen, die bereits für zielgerichtete Proteomanalysen genutzt werden. Außerdem entwickelten die Wis-senschaftler einen Assay, mit dem sie rund 60 Membranrezeptoren auf Thrombozyten nachweisen können. Anhand der Proben von Patienten mit Thrombozytenfunktionsstörungen soll dieser Assay nun evaluiert werden.


Dr. Rene Zahedi T +49 (0)231 1392-4143 [email protected]

C

C

CC

N S,T

COOH

N-/O-Glycosylation

Ubiquitination (Ubq)

C-Terminus

Methylation

O-Phosphorylation

N-Term-Acetylation

Proteolytic cleavage

N-Acetylation

DisulfideBonds

Acetyl

Acetyl

Protease

K

K

R/K

S,T,Y

CH₃

P

X=P

Signal Peptide


Struktur und Struktur änderung von Proteinen und Protein komplexen

Proteine sind essentielle Bausteine des Lebens. Ihre Funktion und Aktivität wird vor allem durch ihre dreidimensionale Struktur bestimmt; auch der Zusammenschluss zu Proteinkomplexen spielt hierbei eine Rolle. Zudem werden zahlreiche Proteine je nach Bedarf modifiziert, etwa mit Phosphatresten, Kohlenhydratketten oder sogar zusätzlichen kleinen Proteinen. Diese so genannten PTM (posttranslationale Modifikationen) sind einer der Hauptwege zur schnellen und teilweise reversiblen Veränderung der Proteinstruktur und beeinflussen damit entscheidend die Funktion und Aktivität eines Proteins. Diese Vorgänge sind derart essentiell für alle Lebe-wesen, dass eine Fehlregulation oft schwerwiegende Folgen hat. Beim Menschen stehen PTM im Zusammenhang mit zahlreichen (Volks-)Krankheiten; ein Schwerpunkt der Arbeitsgruppe Protein Dynamics ist es daher, diese Modifikationsprozesse zu erforschen.

Im vergangenen Jahr optimierte die Arbeitsgruppe unter anderem ein Verfahren zur Anreicherung phosphorylierter Peptide mittels ERLIC (Electrostatic repulsion hydrophilic interaction chromato-graphy). Im Vergleich zu anderen Anreicherungsverfahren konnte damit die Ausbeute einzelner Phosphopeptide massiv verbessert werden.

Im von der Leibniz-Gemeinschaft geförderten Projekt »Reverse Prote- omics – A novel tool for Biodiversity Research« wurde die Proben-vorbereitung verbessert, sodass die massenspektrometrischen Analysen nun mit nur wenigen Exemplaren einer Spezies durch-geführt werden können. Zudem wurde die De-novo- Sequenzierung optimiert, die eine Sequenzierung auch von unbekannten Protein-sequenzen ermöglicht. Der entsprechende Workflow wird in den kommenden Monaten systematisch evaluiert. Mit Hilfe der in der Arbeitsgruppe entwickelten ChaFRADIC-Methode (charge-based fractional diagonal chromatography) wurden zudem N-terminale Peptide angereichert, um die Startsequenzen (N-Termini) transla-tierter Proteine zu identifizieren und diese direkt in umfangreichen Genom-Daten auffinden zu können.

In einer Kooperation mit der Nachwuchsgruppe Lipidomics wurde im Jahr 2015 außerdem der SIMPLEX-Workflow entwickelt, mit dem erstmals aus derselben Probe gleichzeitig sowohl Metabolom und Lipidom als auch Proteom und Phosphoproteom analysiert werden können. Die Methode benötigt daher weniger Ausgangmaterial und liefert besser vergleichbare Ergebnisse als herkömmliche Methoden, mit denen nur eine Molekülklasse auf einmal untersucht werden kann.

In einem intern geförderten Projekt im Rahmen des Strategiefonds »Integrative Research« entwickelte die Gruppe 2015 einen neuen mikrofluidischen Chip, der es ermöglicht, dynamische Prozesse in Zellen mit ultrahoher Zeitauflösung (im Bereich von 0,5 bis fünf Sekunden) und Genauigkeit zu analysieren. Die Methode wurde zunächst genutzt, um ausgewählte Phosphorylierungsprozesse mit-tels zielgerichteter Assays zu verfolgen. Zusätzlich hat die Gruppe einen umfangreichen Satz an Phosphoproteomics-Daten generiert. Im nächsten Schritt soll der Assay genutzt werden, um die phospho-rylierungsabhängige Signalübermittlung in Zellen detailliert zu charakterisieren.

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Bericht der Nachwuchsgruppe Lipidomics

002 Ein einziges Proteinmolekül kann zahlreiche verschiedene posttranslationale Modifikationen (PTM) aufweisen, die zum Teil um dieselben Modi fikationsstellen konkurrieren. Da viele PTM reversibel sind, stellen sie einen sehr dynamischen und schnellen Weg dar, wie die Zelle effektiv die Funktion, Aktivität, Stabilität oder Lokalisierung von Proteinen ändern kann. Tatsächlich bestimmt das geamte PTM-Muster die 3D-Struktur eines Proteins, so dass zum Beispiel die Phosphorylie-rung eines bestimmten Serin-Restes unterschied-liche Auswirkungen haben kann – je nachdem, welche weiteren PTMs auf dem Protein vorhanden sind.


Early-Independence- ProjektIm Jahr 2014 hat das ISAS den internen »Early Independence«- Wettbewerb etabliert, der es Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern ermöglicht, möglichst früh selbständig zu for-schen. Das Projekt »Analysis of Oxidative Modification-Dependent Protein Interactions« von Dr. Stavroula Markoutsa ist das erste Forschungsvorhaben in dieser Förderlinie; es ist im Sommer 2015 gestartet und hat eine Laufzeit von drei Jahren.

Ziel des Projekts ist es, oxidative posttranslationale Modifikationen (ox-PTM) von Proteinen zu untersuchen und herauszufinden, wie sie Protein-Interaktionen beeinflussen. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf ox-PTM an Cystein-Resten, die einen großen Einfluss auf die dreidimensionale Struktur von Proteinen sowie auf die Bildung und Stabilität von Proteinkomplexen haben. Die schwefel-haltige Aminosäure Cystein kann feste chemische Bindungen, so genannte Disulfid-Brücken, mit räumlich benachbarten Cysteinen eingehen, deren Bildung durch Redox-Reaktionen reguliert wird. Alternativ kann Cystein auch noch auf anderen Wegen modifiziert werden, etwa durch Oxidation oder Nitrosylierung seiner Seiten-kette. Sowohl PTM als auch Protein-Protein-Interaktionen können die Funktion eines Proteins bestimmen. Herauszufinden, wie diese Prozesse in Zellen unter oxidativem Stress kontrolliert werden, ist daher ein interessanter Ansatzpunkt, um Krankheiten zu verstehen und sogar neue Therapien zu entwickeln.

Derzeit werden ox-PTM hauptsächlich mittels bioinformatischer Analysen untersucht. Im Gegensatz dazu soll in diesem Projekt ein Ansatz entwickelt werden, der es erstmals ermöglicht, die Regula-tion solcher Protein-Protein-Interaktionen mittels quantitativer Proteomics zu analysieren. Seit Projektbeginn konnten die Wissen-schaftler bereits erste Fortschritte erzielen. Im Vordergrund stand zunächst die Methodenentwicklung: Mittels Größenausschlusschro-matographie (size exclusion chromatography, SEC) können intakte Proteinkomplexe getrennt und automatisiert fraktioniert werden. Außerdem werden für die Arbeiten Methoden zur chemische Markierung und Anreicherung modifizierter Peptide benötigt, die in den vergangenen Monaten systematisch evaluiert und optimiert wurden, sodass nun die maximale Ausbeute auch mit limitierten Probenmengen erreicht werden kann.

Leitung des Projekts

Dr. Stavroula Markoutsa AG Protein Dynamics T +49 (0)231 1392-4144 [email protected]

Außerdem konnte die Gruppe zeigen, dass beim Verdau der Proben unter optimierten Bedingungen auch unspezifische Proteasen repro-duzierbare Ergebnisse für die PTM-Analyse liefern. Der Verdau einer Probe mit unterschiedlichen Enzymen (Multienzymstrategie) konnte ebenfalls erfolgreich für die Phosphoproteomanalyse eingesetzt werden; auch für die Analyse N-terminaler Peptide wurde diese Strategie genutzt. Dabei konnte die Gruppe zeigen, dass die Ergeb-nisse komplementär zum üblichen Trypsin-Verdau sind.

Für verschiedene Methoden der quantitativen PTM-Analytik wurde die Multiplexing-Kapazität erhöht: Statt acht können nun zehn Proben parallel quantifiziert werden, sodass in einem Arbeitsgang beispielsweise je drei Replikate von drei biologischen Zuständen analysiert werden können. Zudem hat die Gruppe die Kapillarelek-trophorese (CE) mit hochauflösenden Massenspektrometern (MS) gekoppelt, um die Analyse von Peptiden mit CE-MS zu evaluieren.

In einem weiteren Schritt wurden die in der Gruppe etablierten Verfahren auf ein neues Forschungsfeld übertragen und nun auch genutzt, um die Bindung von chemischen Hemmstoffen an Kinasen zu untersuchen – einer Enzymklasse, die Phosphatreste auf Proteine überträgt und die deshalb wichtige therapeutische Zielmoleküle umfasst.

Arbeitsgruppe Protein Dynamics

www.isas.de/institut/ abteilungen/ bioanalytik/ protein-dynamics


Tissue OmicsDie Projektgruppe Tissue Omics beschäftigt sich vor allem mit den molekularen Ursachen für die Entstehung von neuromuskulären Erkrankungen. Dabei nutzt und optimiert sie Verfahren wie die Hochdurchsatz-Massenspektrometrie, um diese Krankheiten entsprechend untersuchen zu können. Die Gruppe kooperiert mit vielen externen Partnern auf diesem Gebiet. Sie will im Rahmen gemeinsamer Projekte nicht nur die Ursache der Erkrankungen aufdecken, sondern auch Faktoren identifizieren, die ihren Verlauf beeinflussen, und auf dieser Basis vielversprechende Ansatzpunkte für therapeutische Interventionskonzepte entwickeln.

Im Mittelpunkt der Arbeiten stehen sowohl erbliche als auch nicht erbliche Ursachen von neuromuskulären Erkrankungen, zu denen beispielsweise Erkrankungen des peripheren Nervensystems und Muskelschwund zählen. Neben genetischen Faktoren können auch Diabetes oder Unfallschäden diese Erkrankungen auslösen. Um die biochemischen Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen den unterschiedlichen Auslösern zu finden, untersucht die Gruppe Ner-ven- und Muskelgewebe von Mäusen und Fischen ebenso wie von Patienten. Auch geeignete Zellkulturmodelle kommen zum Einsatz. Ziel der Arbeiten ist es unter anderem, den Einfluss von Mutationen und exogenen Faktoren (etwa Traumata oder Nebenwirkungen von Medikamenten) auf die Proteinzusammensetzung der Gewebe aufzuklären und herauszufinden, in welche Stoffwechselwege dadurch eingegriffen wird. Dabei interessiert sich die Gruppe auch für die Frage, inwieweit die Verläufe von genetisch bedingten und erworbenen Krankheiten vergleichbar sind. Dieser Punkt ist von besonderem Interesse für die Definition geeigneter therapeutischer Verfahren und ermöglicht darüber hinaus grundlegende Einblicke in die komplexe Funktionsweise des Nervensystems sowie der Skelettmuskulatur.

Leitung der Projektgruppe


Stellvertretende Leitung

Dr. Andreas Roos T +49 (0)231 1392-4232 [email protected]

Protektive Faktoren bei neuromuskulären Erkrankungen

Im Zentrum der Arbeiten des Jahres 2015 stand unter anderem die Frage, ob das Protein SIL1 eine neuroprotektive Funktion hat. SIL1 befindet sich im Endoplasmatischen Retikulum (ER) der Zelle und ist ein so genanntes Chaperon, das anderen Proteinen hilft, sich korrekt zu falten. Mit ihren Arbeiten konnte die Gruppe zur Aufklärung dieser Frage beitragen: So konnte beispielsweise in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Protein Dynamics anhand eines Zellkulturmodells gezeigt werden, dass sich der Verlust von SIL1 oder eine Mengenreduktion dieses Proteins um 50 Prozent auf weitere Proteine auswirkt, die im Zusammenhang mit der Krank-heit stehen. Fällt das überwiegend schützende SIL1 weg, werden in den betroffenen Zellen unter anderem Faktoren am Beginn einer Reaktionskette aktiviert, die zum »programmierten Zelltod« (Apop-tose) führen kann. Darüber hinaus wurden aber auch Proteine identifiziert, die eine schützende Funktion aufweisen. In weiteren Analysen wurde das Protein überexprimiert, um zu testen, wie sich ein SIL1-Überschuss auswirkt. Dabei fand die Projektgruppe Hin-weise auf eine mögliche neuroprotektive Wirkung von SIL1 auch bei der Alzheimer-Erkrankung. Diese Annahme wurde anhand von humanen Proben verifiziert.

In einem weiteren Projekt des vergangenen Jahres ging es um die Suche nach Faktoren, die Muskelschwund verhindern, wenn der Muskel vom Nervensystem abgeschnitten ist. Die ersten Ergebnisse dieser Arbeiten deuten an, dass eine gesteigerte Produktion von bestimmten, für die Muskelkontraktion zuständigen Proteinen zum einen und eine gemäßigte Produktion von proteolytischen Protei-nen zum anderen das Überleben der Muskelfasern sichern.

Charakterisierung eines geeigneten Zellkulturmodells

Neben den quantitativen Untersuchungen zur Entstehung von neurodegenerativen Erkrankungen führte die Gruppe auch umfas-sende Analysen zur Charakterisierung der humanen Muskelzell-linie RCMH durch. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Protein Dynamics katalogisierte sie die 6000 häufigsten Proteine in dieser Ziellinie und konnte auf diesem Weg zeigen, dass die Zellen für myopathologische In-vitro-Studien gut geeignet sind. Damit bietet RCMH als erste menschliche Zelllinie eine Alternative für die bislang in derartigen Studien genutzten C2C12-Muskelzellen aus Mäusen. Die Ergebnisse ermöglichen entscheidende Fortschritte bei der In-vitro-Analyse von menschlichen Muskelerkrankungen, insbesondere bei der Erprobung von Interventionskonzepten.

Filézac de L’Etang et al., 2015

www.nature.com/neuro/journal/v18/n2/full/nn.3903.html

Roos et al., 2015

http://link.springer.com/article/10.100 7%2Fs12035- 015-9456-z

Kollipara et al.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jproteome.5b00972


Morphologische Untersuchungen zum erweiterten Verständnis der Erkrankungen

Um ein ganzheitliches Bild physiologischer und pathophysiologischer Zustände in erkrankten Nerven- oder Muskelgeweben zu gewinnen, schließt die Projektgruppe Tissue Omics auch ultrastrukturelle Analysen in ihre Studien ein. So lassen sich nicht nur biochemische Resultate mit morphologischen Veränderungen in Einklang bringen, sondern auch bereits bekannte Krankheitsbilder morphologisch klassifizieren oder neue morphologische Charakteristika definie-ren. Diese Arbeiten werden in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Neuropathologie des Universitätsklinikums der RWTH Aachen durchgeführt. In Kooperation mit der Nachwuchsgruppe CARS- Mikroskopie sollen entsprechende Charakteristika zukünftig mittels CARS-Mikroskopie identifiziert und definiert werden, um dieses Verfahren möglicherweise auch für die Diagnostik von neu-romuskulären Erkrankungen nutzen zu können.

Roos et al.

www.onlinelibrary. wiley.com/doi/10.1111 /jns.12106/abstract; jsessionid=D0D77 FC67EE5A8D3AA 56CAEAEFF159ED.f03t01

Arbeitsgruppe Tissue Omics

www.isas.de/institut/ abteilungen/ bioanalytik/ tissue-omics

Dr. Pedro Jose de Oliva Novo Postdoc, AG Protein Dynamics

T +49 (0)231 1392-4239 [email protected]

Am ISAS seit Mai 2014Projekt: »Monitoring signalling events with ultra-high time resolution«

In diesem Projekt werden Mikro-fluidik und Massenspektrometrie- basierte Proteomics kombiniert, um neue Einblicke in die Dynamik von Signalereignissen in Zellen zu gewinnen. Solche Signale werden in Bruchteilen von Sekunden durch die Bindung von Biomolekülen an die Zelloberfläche induziert und bilden die Basis der zellulären Kommunika-tion. Ziel der Arbeiten ist unter anderem, eine Zeitauflösung von unter einer Sekunde zu erreichen.

Pedro José de Oliva Novo

Pedro Novo wuchs in Portugal auf und schloss dort sein Studium mit einem Bachelor in biomedizinischer Forschung sowie einem Master in Bioingenieur-wesen und Nanosystemen ab. Während seiner Doktorarbeit befasste er sich mit Materialforschung. Seit 2014 ist er als Postdoc in der AG Protein Dynamics für das interdisziplinäre Projekt »Monitoring signalling events with ultra-high time resolution« verantwortlich.

Sehen Sie sich selbst eher als Material- oder Lebenswissenschaftler?

Ich bin wohl beides, Biomediziner und Ingenieur. Wenn man sich anschaut, wie Forschung heute funktioniert, stellt man fest, dass es viele Gruppen gibt, die auf bestimmte Dinge spezialisiert sind und sehr viel über Weniges wissen. Ich hingegen weiß wegen meiner multidisziplinären Karriere ein bisschen über Vieles.

Weshalb ist interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Forschung wichtig?

Braucht man verschiedene Personen für eine bestimmte Arbeit? Braucht man verschiedene Länder, Kulturen, Lebensstile oder Moti-vationen? Nicht unbedingt, aber ich sehe das als großes Plus, weil zwei Köpfe nun mal besser denken als einer. Das trifft erst recht zu, wenn beide Köpfe völlig unterschiedlich denken: Sie werden ein Problem aus verschiedenen Perspektiven betrachten, und darin sehe ich den Schlüssel für neue Fragen und Lösungen.

Gibt es einen bestimmten Grund, warum Sie gerade in Deutschland arbeiten?

Ich habe eine deutsche Frau geheiratet, hatte also familiäre Gründe. Allerdings wusste ich schon länger, dass die Forschungsbedingungen hier sehr gut sind, und hätte wohl auch ohne meine Frau überlegt, hierher zu ziehen. Außerdem ist die deutsche Mentalität grundsätz-lich sehr aufgeschlossen, was ich für einen großen Vorteil für die Gesellschaft halte; und gerade Wissenschaft hat viel mit Aufgeschlos- senheit zu tun.

DREI FRAGEN AN


Chemical ProteomicsDie Arbeitsgruppe Chemical Proteomics erforscht die Funktionsweise von Proteasen. Diese sind eine eigene Klasse von Enzymen und spalten Proteine, indem sie die Peptidbindung zwischen den Amino - säuren lösen. Die Gruppe konzentriert sich auf die Untersuchung von speziellen Proteasen, die innerhalb der Zellmembran verankert sind: die so genannten Intramembran-Proteasen, zu denen auch die Rhomboid-Proteasen zählen. Sie sind noch weitgehend unerforscht, stehen jedoch im Verdacht, bei Krankheiten wie Alzheimer oder Diabetes eine Rolle zu spielen.

Um diese schwer zugänglichen Proteasen genauer zu erforschen, entwickelt die Gruppe molekulare Werkzeuge: zum Beispiel aktivi-tätsbasierte Sonden, die aktive Proteasen identifizieren können, sowie chemisch spaltbare Linker, um die Zielproteine von nieder-molekularen Wirkstoffen (small molecules) zu finden.

Entwicklung neuer molekularer Werkzeuge

Aktivitätsbasierte Sonden binden speziell an das aktive Zentrum von Proteasen, sodass sich mit ihnen gezielt aktive Proteasen aufspüren und analysieren lassen. Die Sonden werden mit Verfahren herge-stellt, die auf der Festphasenträgersynthese aufbauen. So kann die Arbeitsgruppe bestimmen, ob die Herstellung automatisch oder manuell ablaufen soll. Außerdem sind die neuen molekularen Werkzeuge für die gewünschte Anwendung maßgefertigt und nicht kommerziell erhältlich.

Im vergangenen Jahr begann die Arbeitsgruppe mit einem Projekt für die schnelle Entwicklung und Optimierung von aktivitätsbasier-ten Sonden. Zur Evaluierung dieser Sonden benutzten sie sowohl gelbasierte Analysen als auch Mikroarrays. Im nächsten Schritt sollen die Sonden in zelluläre Modellsysteme eingeführt werden, um die Rolle von Proteasen auf biologische Vorgänge wie Apoptose (programmierter Zelltod) oder Adipogenese (Entstehung von Fett-zellen) zu untersuchen.

Zudem entwickelte die Gruppe so genannte Peptid-Mimetika, deren Struktur den Zielmolekülen von Proteasen nachempfunden ist. Die Mimetika wurden mittels Festphasenträgersynthese mit reduzierten Amidbindungen versehen, die von Proteasen nicht gespalten wer-den können. Die so erzeugten Moleküle werden für neue affinitäts-basierte Sonden verwendet.


Prof. Dr. Steven Verhelst T: +49 (0)231 1392-4236 [email protected]

Analyse der Substratspezifität

In einem weiteren Arbeitsschritt haben die Forscher einen Workflow zur Bestimmung der Substratspezifität von Proteasen ent wickelt. Dafür nutzen sie die Daten aus proteombasierten Peptidbibliotheken, um mögliche Substrate aufzuspüren. Die Methode wurde im vergangenen Jahr anhand von zwei löslichen Proteasen validiert, deren Substratspezifität gut erforscht ist. Künftig soll mit diesem Verfahren die Spezifität der für die Arbeits-gruppe besonders interessanten Rhomboid-Proteasen ermittelt werden.

Arbeitsgruppe Chemical Proteomics

www.isas.de/ institut/ abteilungen/ bioanalytik/ag- chemical-proteomics


Synthetische BiomoleküleProtein-Glykosylierung ist eine der am häufigsten auftretenden post-translationalen Modifikationen und spielt bei vielen biolo gischen Prozessen eine entscheidende Rolle, etwa bei der Zell-Zell-Kommu-nikation und bei der Interaktion von Zellen mit Krankheitserregern. Die Erforschung dieser Prozesse wird durch die außerordentlich koplexe und diverse Struktur der beteiligten Glykane erschwert. Die Nachwuchsgruppe Synthetische Biomoleküle hat deshalb chemische Werkzeuge entwickelt, mit denen sich die Protein-Glykosylierung untersuchen lässt. So analysiert die Gruppe zum Beispiel anhand von Microarrays die Wechselwirkung von Glykanen und Proteinen, die mit Tumor- und Atemwegserkran kungen im Zusammenhang stehen. Zusätzlich entwickelt die Gruppe Methoden, um Glykopep-tide und -proteine selektiv aus komplexen Proben anzureichern, sie zu detektieren und zu quantifizieren.

Leitung der Nachwuchsgruppe

Dr. Ulrika Westerlind T +49 (0)231 1392-4215 [email protected]

Untersuchung von Protein- Kohlenhydrat-Interaktionen

Die Interaktion von Glykanen (Kohlenhydraten) und Proteinen spielt zum Beispiel bei Atemwegserkrankungen eine große Rolle: Die Schleimhäute der Atemwege produzieren Mucine, eine Klasse von Glykoproteinen, deren Kohlenhydratketten vielen Krankheits-erregern als Angriffspunkt dienen. Mucin-Glykoproteine sind auch bei Krebserkrankungen von Bedeutung, da Tumorzellen ein anderes Muster an Kohlenhydratketten auf ihrer Außenseite präsentieren als gesunde Zellen. Diese strukturellen Veränderungen beeinflussen die Interaktion von Tumorzellen mit ihrer direkten Umgebung; sie fördern Tumorwachstum, Migration und Zellproliferation und somit die Progression der Erkrankung. Die Nachwuchsgruppe Syntheti-sche Biomoleküle möchte daher diese veränderten tumor-assoziier-ten Glykoproteine analysieren und sie nutzen, um entsprechende Antikörper-basierte Krebstherapien zu entwickeln.

Die Gruppe hat bereits einige Antitumorvakzin-Kandidaten basie-rend auf MUC1- und MUC4-Glykopeptidstrukturen entwickelt und evaluiert. Im Jahr 2015 wurden Antiseren durch Immunisierung mit diesen potentiellen Vakzin-Kandidaten erzeugt und mittels Glykopeptid-Microarrays untersucht, um neue Erkenntnisse über die Antikörper-Bindungsepitope zu gewinnen. Zudem wurden die Antiseren verwendet, um in histologischen Studien mit Gewebe-schnitten die Antikörperbindung an Zellproben von Brustkrebs-patienten zu studieren. So konnte die Gruppe sich ein Bild von der Wirksamkeit der Antikörper und ihrer Fähigkeit zur Erkennung von Krebszellen machen.

Die Glykopeptid-Microarrays werden außerdem genutzt, um die Bindungsspezifitäten glykanbindender Proteine von Mikroben zu untersuchen, die die Atemwege besiedeln. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Mucin-Glykopeptide synthetisiert und auf Microarray- Chips immobilisiert. Diese Chips werden für Bindungsstudien mit bakteriellen Pathogenen oder mit deren Adhäsionsproteinen genutzt. Im vergangenen Jahr stellte die Gruppe vor allem Glykopeptide der Atemwegsmucine MUC1, MUC4 und MUC5B her. Zudem wurden die synthetisierten Glykopeptide enzymatisch modifiziert, um noch komplexere Glykane zu erzeugen.


Anreicherung, Detektion und Quantifizierung von Glykoproteinen

Um pathologische Veränderungen in Glykosylierungsmustern zu identifizieren und um zu verstehen, welche Rolle diese Prozesse bei der Entstehung und Progression von Krankheiten spielen, benötigt man Methoden, mit denen Glykoproteine gezielt angereichert, detek- tiert und quantifiziert werden können. Dafür entwickelt die Nach-wuchsgruppe Synthetische Biomoleküle entsprechende chemische Tools und Methoden.

Im vergangenen Jahr wurden synthetische Glykopeptide in massen - spektrometrischen Fragmentierungsstudien verwendet. Die typi-schen Fragmentierungsmuster von Oxonium-Ionen, die von den Kohlenhydraten stammen, können genutzt werden, um Verbindun-gen innerhalb der Glykanstrukturen zu charakterisieren und Iso-mere zu unterscheiden. Für diese Studien wurden N-Glykopeptide, Mucin-O-Glykopeptide und Peptide mit neuartiger Tyrosin-Glyko-sylierung genutzt.

Außerdem entwickelte die Gruppe einen spaltbaren Linker zur selektiven Anreicherung und Freisetzung von Glykopeptiden und Glykoproteinen. Diese Methode wird derzeit optimiert. Des Weite ren wollen die Wissenschaftler Antikörper erzeugen, mit denen sich gezielt bestimmte Glykoprotein-Modifikationen erkennen lassen. Dazu wurden Vakzin-Strukturen synthetisiert und genutzt, um Anti-körper gegen verlängerte O-Mannosyl-Glykopeptide zu erzeugen. Um das spezifische Bindungsepitop zu bestimmen, wurden die Anti-körper auf Glykopeptid-Microarrays untersucht. Zusätzlich werden derzeit Antikörper erzeugt, um Tyrosin-Glykosylierungsstellen in Glykoproteinen zu identifizieren.

Nachwuchsgruppe Synthetische Biomoleküle

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LipidomicsDie Nachwuchsgruppe Lipidomics entwickelt und optimiert Metho-den für die Analyse von Lipiden. Ihr Ziel ist es zu verstehen, welche Funktionen Lipide im Organismus haben, wie sie wirken und wie sie hergestellt werden, denn Störungen des Lipidstoffwechsels werden mit einer Reihe von Krankheiten wie Blutplättchenarmut, Metabolisches Syndrom, Fettsucht, Diabetes und Hyperlipidämie in Zusammenhang gebracht. Daher konzentriert sich die Gruppe auf die Synthesewege im Lipidstoffwechsel und auf die Signale, die die-se Synthesewege steuern. Für ihre Analysen nutzt sie Extraktions-verfahren, Flüssigkeitschromatografie-basierte Trennverfahren (HPLC), massenspektrometrische Detektions- und Quantifizierungs-verfahren sowie Methoden der Bioinformatik zur Auswertung der komplexen Daten.

Plattform und Modellsysteme für Lipidanalytik

Um eine umfassende Lipidanalytik zu ermöglichen, hat die Gruppe zunächst damit begonnen, eine entsprechende Analyseplattform aufzubauen und passende Modellsysteme zu etablieren. Einige dieser Arbeiten konnten 2015 erfolgreich abgeschlossen werden: So wurde etwa die Software »Skyline« auf die zielgerichtete Lipi-dom-Analyse angepasst, sodass die Nutzer damit Methoden zur Lipidanalyse erstellen, optimieren und die Ergebnisse validieren und visualisieren können. Das Programm wurde an zwei bereits etablierten Modellsystemen (Stammzellen und Thrombozyten) erfolgreich getestet und kann voraussichtlich für alle Lipidklassen eingesetzt werden. »Skyline für Lipidomics« ist für Nutzer frei verfügbar.

In Pilotstudien mit Lipidstandards und komplexen Lipidgemischen konnte die Gruppe zudem erste Einblicke in das Potential von Nano-HPLC/NSI (Nano-Flüssigkeitschromatografie und Nanospray- Ionisie rung) in Kombination mit hochauflösenden massenspektro-metrischen Verfahren erlangen. Diese Methodenkombination ist aufgrund ihrer Sensitivität besonders wertvoll und ermöglicht in der Lipidom-Analytik eine Verknüpfung zwischen bildgebenden Verfahren, Laser-Mikrodissektion und Massenspektrometrie.


Dr. Robert Ahrends T: +49 (0)231 1392-4173 [email protected]

Skyline für Lipidomics:

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jproteome.5b00841


Integration von Lipidomics und Proteomics

Auf Grundlage der Daten aus den SIMPLEX-Analysen erstellte die Nachwuchsgruppe zudem eine Lipid-Pathway-Datenbank (LP-DB). Diese enthält massenspektrometrische Daten zu den wichtigen Lipidsynthesewegen und den Stoffwechselwegen des zentralen Kohlenstoffmetabolismus. Hinter diesen Arbeiten steht die Hypo-these, dass langsame Prozesse wie die Differenzierung von Stamm-zellen zu spezialisierten Zelltypen vor allem durch Mengenände-rungen von Proteinen kontrolliert werden. Die Datenbank enthält daher eine Spektren-Bibliothek, die die zielgerichtete quantitative Analyse von Proteinen ermöglicht, die im Lipid-Metabolismus eine Rolle spielen. Die Kombination der im vergangenen Jahr entwickelten Analyseplattformen (Lipidomics-Plattform, Pathway-Datenbank) ermöglicht es nun, einen quantitativen Einblick in Differenzierungs- zustände zu erhalten und die Wandlungsfähigkeit von Zellen, etwa bei der Thrombozytenaktivierung und der Stammzell-Differenzie-rung, aus metabolischer Sicht zu beschreiben.

Nachwuchsgruppe Lipidomics

www.isas.de/institut/ abteilungen/ bioanalytik/ lipidomics

Kombinatorischer Multi-Omics-Ansatz für Systembiologie

Die Plattform SIMPLEX (simultaneous metabolite, protein and lipid extraction) kombiniert verschiedene Omics-Methoden für die unter-schiedlichen Molekülklassen und wertet die Daten anschließend mit entsprechenden Algorithmen aus. Das Ziel ist eine schnelle, umfassende und effektive Analyse zellulärer Systeme und Gewebe, um die gegenseitigen Wechselwirkungen zwischen Lipiden, Pro-teinen und Metaboliten nachvollziehen zu können. Die Plattform wurde 2015 etabliert und kann nun routinemäßig für Zellkultur-proben eingesetzt werden.

Um die Lipidzusammensetzung in einzelnen Zellkompartimenten analysieren zu können und somit die zelluläre Ortsauflösung zu verbessern, haben die Wissenschaftler im vergangenen Jahr ein Subfraktionierungssystem für mesenchymale Stammzellen entwi-ckelt, mit dem sie gezielt Zellkerne, Membransysteme und das Cytosol anreichern können. Mit dem SIMPLEX-Verfahren unter-suchten sie anschließend die Differenzierung von mesenchymalen Stammzellen zu Fettzellen. So konnten sie erfolgreich das Zusam-menspiel von Metabolom, Proteom und Lipidom beobachten und neue Erkenntnisse über verknüpfte Kontrollmechanismen während der Fettzelldifferenzierung gewinnen.

Zudem setzte die Gruppe SIMPLEX ein, um Thrombozyten und die von ihnen abgesonderten Granula zu analysieren. Die Analysen konzentrierten sich vor allem auf die Veränderungen im Lipidom, die während der Blutgerinnung und der damit verbundenen Aktivierung von Thrombozyten einhergehen. Dabei konnten 27 Lipidklassen erfasst und 240 Lipidspezies absolut quantifiziert werden; zudem identifizierte die Gruppe sowohl bekannte als auch neue Lipidspezies, die eine Rolle bei der Thrombozytenaktivierung spielen.

Coman et al., 2016

www.mcponline.org/ content/15/4/1453.abstract


StandardisierungDie in der Forschungsabteilung Bioanalytik erarbeiteten analyti-schen Konzepte sollen in einer eigenen Projektgruppe (gefördert durch das Land NRW. Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung) standardisiert, zertifiziert und zur Marktreife geführt werden. Ziel der Projektgruppe Standardisierung ist die Anwendung von Omics- Technologien auf Patientenproben, um Modelle zur individuellen Risikoprädiktion und Prävention von kardiovaskulären Erkrankungen wie Blutungsstörungen, Schlag-anfall, Herzinfarkt oder venöse Thrombosen zu entwickeln.

Dabei konzentriert sich die Gruppe insbesondere darauf, Throm-bozyten hinsichtlich der quantitativen Zusammensetzung verschie-dener Biomoleküle zu untersuchen, etwa Proteine, Lipide oder Metabolite. Um individuelle Unterschiede bei Patienten zu erfassen, sollen Proben verschiedener Patientenkollektive (Geschlecht, Altersgruppen, Body Mass Index, Raucher) über einen längeren Zeitraum hinweg untersucht und nachverfolgt werden. Daraus will die Gruppe Assays und Referenzstandards ableiten, die eine indi-viduelle Risikoprädiktion und Prävention ermöglichen.

Die Projektgruppe wurde bis März 2016 von Dr. Julia Burkhart geleitet und hat im Jahr 2015 mit der Planung der Labore sowie der Rekrutierung entsprechender Mitarbeiter begonnen. Die Labor-strukturierung erfolgte in Zusammenarbeit mit einer Beratungs-firma für Akkreditierungen. Im nächsten Schritt wird ein Kommu-nikationskonzept erstellt, um Krankenkassen, Interessensverbände und Vertragspartner anzusprechen und für die Gewinnung von Probenmaterial erste Kontakte zu Klinik- und Haus ärzten zu knüp-fen. Wenn die konzeptuellen Arbeiten abgeschlossen sind, wird die Gruppe damit beginnen, die Probengewinnung, -messung und - auswertung zu automatisieren und einen Assay zur Charakterisie-rung von Blutgerinnungsstörungen zu entwickeln.

Leitung der Projektgruppe

Prof. Dr. Albert Sickmann T +49 (0)231 1392-100 [email protected]

Projektgruppe Standardisierung

www.isas.de/ institut/ abteilungen/bioanalytik/ standardisierung

Gefördert vom Land NRW, Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung


MiniaturisierungDie Arbeitsgruppe Miniaturisierung entwickelt und charakterisiert miniaturisierte Plasmen für die Analytische Chemie. Durch die Reduzierung der Plasmen auf einen kleinen Maßstab werden die benötigten Probenmengen verringert und somit Kosten und Res-sourcen gespart. Außerdem arbeitet die Gruppe daran, verschiedene Ionisierungsverfahren zu kombinieren, um auch Molekülgemische möglichst unkompliziert untersuchen zu können.

Ziel dabei ist es unter anderem, Arbeitsschritte in der Massenspek-trometrie zu optimieren. Im Zentrum der Arbeiten stehen daher Themen wie Probennahme und Aufbereitung der Analyten über geeignete Trenntechniken ebenso wie Zerstäuber und Desorption.

Plasma- und Entladungstechniken

In den vergangenen Jahren hat sich die Gruppe vor allem auf die Entwicklung zweier Ionisierungstechniken konzentriert: die dielek trisch behinderte Elektrospray-Ionisierung (DB-ESI) und den Plasmajet. Beide Methoden ermöglichen eine weiche Ionisierung, bei der die Analyten nicht in Fragmente zerlegt werden, sodass sie auch für die Analyse sehr großer Moleküle eingesetzt werden können.

Nachdem die Gruppe erfolgreich beide Techniken vor dem Massen- spektrometer koppeln konnte, um kombinierte Analysen verschie-dener Moleküle zu ermöglichen, begannen im Jahr 2015 die Arbeiten an weiteren weichen Ionisierungstechniken. Dazu gehört zum einen die Elektronenkanone oder E-Gun, die Elektronen im Vakuum beschleunigt und dann durch eine Siliziumnitrid-Membran (Si3N4) in die Umgebung entlässt. Da sie vermutlich andere Molekül-arten ionisiert als zum Beispiel der Plasmajet, wird die E-Gun als zusätzliche Ionisierungsquelle sowohl für vergleichende Experi-mente mit anderen Entladungstechniken als auch für mögliche Kopplungen mit Gas- und Flüssigchromatographie etabliert, um das Spektrum der analysierbaren Moleküle zusätzlich zu erweitern. Im vergangenen Jahr konnte die Gruppe bereits zeigen, dass sich die E-Gun auch bei höherem Druck (10-3 statt 10-6 Millibar) mit gleicher Ionisierungseffizienz betreiben lässt. Das wiederum ermöglicht den Einsatz einer kleinen Drehschieberpumpe anstatt einer großen Turbomolekularpumpe, sodass der gesamte Aufbau auf ein hand-liches Maß reduziert wird.


PD Dr. Joachim Franzke T +49 (0)231 1392-174 [email protected]

Margherita Dell’Aica Doktorandin, AG Protein Dynamics

T +49 (0)231 1392-4158 [email protected]

Am ISAS seit April 2014

Projekt: »Monitoring signaling events with ultra-high time resolution« In diesem Projekt werden Mikro-fluidik und Massenspektro metrie-basierte Proteomics kombiniert, um neue Einblicke in die Dynamik von Signalereignissen in Zellen zu gewinnen. Solche Signale werden in Bruchteilen von Sekunden durch die Bindung von Biomolekülen an die Zelloberfläche induziert und bilden die Basis der zellulären Kommunikation. Ziel der Arbeiten ist unter anderem, eine Zeitauflö-sung von unter einer Sekunde zu erreichen.

Margherita Dell’Aica

Margherita Dell’Aica hat von 2007 bis 2013 Pharmazie in ihrer Heimat Italien studiert und ihre Diplomarbeit in analytischer Chemie in Spanien eingereicht. Seit April 2014 arbeitet sie am ISAS an ihrer Doktorarbeit im Projekt »Monitoring signaling events with ultra-high time resolution«.

Auf den ersten Blick wirkt das Projekt etwas abstrakt. Wieso betrifft es dennoch die Allgemeinheit?

Wir wollen beschreiben, was in einer Zelle zum Beispiel nach einem Reiz vorgeht. Besonders der erste Moment, gleich nachdem ein Molekül von außen mit der Oberfläche interagiert hat, ist funda-mental und hilft uns, die Dynamik in der Zelle zu verstehen; das ist beispielsweise für die Krebsforschung wichtig, um bösartige Verän-derungen zu verstehen und vielleicht auch vorbeugen zu können.

Wieso forschen Sie am ISAS?

Ich habe mich für das Institut aufgrund seines massenspektrome-trischen Hintergrundes entschieden; für diese Art Forschung ist es wichtig, Zugriff auf modernste Instrumente zu haben. Außerdem gehört Deutschland zur Weltspitze in der Forschung und bietet jungen Wissenschaftlern wie mir die Möglichkeit, eine Karriere auf-zubauen. So arbeite ich in einem Umfeld, das mich antreibt, fordert und dazu anregt, eigene Ideen zu entwickeln und zu verwirklichen.

Warum ist interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Forschung so wichtig?

Ich glaube, dass solche Kooperationen die Forschung auf ein ganz anderes Level bringen, da man sich mit vielen verschiedenen Themenfeldern auseinandersetzen muss. Natürlich kann das anstrengend sein, aber so steht man im ständigen Austausch mit Wissenschaftlern mit ganz verschiedenen akademischen Lauf-bahnen und Spezialisierungen, kann auch mal Fragen stellen und viel Neues dazulernen.

DREI FRAGEN AN


CARS-MikroskopieDie Nachwuchsgruppe CARS-Mikroskopie wurde im Rahmen des Leibniz Research Clusters (LRC) eingerichtet. Das LRC ist ein Koope-rationsprojekt von fünf Leibniz-Instituten mit dem Ziel, neue Wege für die effiziente Herstellung von Wirkstoffen und deren Vorstufen zu finden. Basis dafür ist die Entwicklung und gezielte Optimierung von Mikroreaktoren, in denen die passenden Reaktionsbedingun-gen für biologische Bausteine (Biobricks) geschaffen werden können.

Die Aufgabe der Nachwuchsgruppe CARS-Mikroskopie besteht darin, die in den Mikroreaktoren stattfindenden Prozesse zu analy sieren und zu charakterisieren. Dazu nutzt und optimiert sie verschiedene Methoden wie Massenspektrometrie, Raman-Streuung und kohä-rente Anti-Stokes-Raman Streuung (CARS) mit dem Ziel, bereits die Zusammensetzung kleinster Probenmengen zu identifizieren. Dazu werden die Methoden mit mikrofluidischen Aufbauten gekoppelt. Allerdings steht dabei nicht nur die Messung in diesen miniaturi-sierten Systemen im Fokus, sondern auch die Entwicklung mikro-fluidischer Trenn- und Aufreinigungsmethoden, um beispielsweise erwünschte und unerwünschte Reaktionsprodukte aus dem Prozess abzuleiten und nicht umgesetzte Ausgangsstoffe in den Reaktor zurückzuführen.

Die Nachwuchsgruppe CARS-Mikroskopie wurde im Sommer 2015 eingerichtet und hat sich seitdem auf den Aufbau der Labore und Geräte konzentriert. Für die Arbeiten steht seit Ende letzten Jahres ein neu beschafftes CARS Mikroskop zur Verfügung, welches durch Erweiterungen mittlerweile auch für Absorptions-, Fluoreszenz-, Raman- und Multiphotonen-Messungen genutzt werden kann. Zudem hat die Gruppe im vergangenen Jahr die ersten Mess- und Auswertungsmethoden etabliert und beschäftigt sich im nächsten Schritt vor allem mit der Kopplung ihrer mikroskopischen und spektroskopischen Methoden mit der Mikrofluidik und verschiede-nen (miniaturisierten) Trennverfahren sowie der Massenspektro-metrie.


Dr. Erik Freier T +49 (0)231 1392-4202 [email protected]

Arbeitsgruppe CARS-Mikroskopie

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Probennahme- und Detektionstechniken

Um die Probennahme für massenspektrometrische Untersuchun-gen zu vereinfachen, testete die Gruppe im vergangenen Jahr eine Kopplung von DB-ESI und Plasmajet mit Laser-Desorption. Mit dieser Technik lassen sich Analyten direkt von einer Oberfläche abtragen und müssen nicht erst langwierig zu flüssigen oder gas-förmigen Proben aufbereitet werden.

Diese Arbeiten haben gezeigt, dass besonders die Kombination aus Laser-Desorption und Plasmajet gut funktioniert: Alle Analyten, die durch Laser-Desorption abgetragen werden, lassen sich auch mittels Plasmajet ionisieren. Zudem konnte die Gruppe auch perfluorierte Alkane, die bislang keiner konventionellen Methode zugänglich sind, mit einem Plasmajet nachweisen. Perfluorierte Alkane sind Moleküle auf Kohlenstoffbasis, bei denen jedoch alle Wasserstoffatome gegen Fluor-Atome ausgetauscht sind. Solche Substanzen haben unge-wöhnliche Eigenschaften, zum Beispiel eine hohe Dichte und geringe Oberflächenspannung. Zudem reagieren sie kaum mit anderen Molekülen. Von verwandten Stoffen wie den perfluorierten Kohlen-stoffsäuren weiß man, dass sie sich im Körper anreichern und auf Dauer möglicherweise gesundheitsschädlich sind. Die perfluorier-ten Alkane hingegen sind aufgrund ihrer schlechten Nachweisbar-keit bislang kaum erforscht; der Plasmajet könnte daher eine geeignete Ionisierungsmethode sein, die diese Molekülklasse der Massenspektrometrie zugänglich macht.

Arbeitsgruppe Miniaturisierung www.isas.de/institut/ abteilungen/ bioanalytik/ miniaturisierung

003 Mikroskopische Falsch-farben-Aufnahme von der Blüte eines Gänseblümchens (Bellis perennis) aus dem Innenhof des ISAS Campus


BIOMEDIZINISCHE FORSCHUNG

Die Arbeitsgruppen der Forschungsabteilung Biomedizinische Forschung wollen die Grundlagen von Krankheiten besser verste-hen und neue Wege finden, um diese Krankheiten möglichst früh diagnostizieren zu können. Im Fokus der Arbeiten stehen vor allem Volkskrankheiten wie Krebs und neurodegenrative Erkrankungen, die sehr individuell und oft schleichend verlaufen und in vielen Fällen erst erkannt werden, wenn sie nicht mehr gut behandelt werden können. Die biomedizinische Forschung ist ein interdiszipli-näres Fachgebiet an der Grenze zwischen Biologie, Chemie und Medizin.

Biomedizinische Forschung

www.isas.de/institut/ abteilungen/ biomedizinische -forschung


Die Arbeitsgruppe Biomedizinische Forschung konzentriert sich darauf, die molekularen Grundlagen von Krankheiten wie Krebs oder Alzheimer zu verstehen, um diese dann mithilfe der gewonne-nen Erkenntnisse frühzeitig zu diagnostizieren und zu bekämpfen. Dabei sucht die Gruppe nach Biomarkern, mit denen man zum Beispiel aggressive von weniger aggressiven Tumoren unterscheiden oder erste krankhafte Veränderungen im Gehirn erkennen kann.

Ein wichtiges Ziel der Arbeiten ist die Entwicklung von minimal- und nicht-invasiven Testverfahren, die mit Körperflüssigkeiten wie Blut oder Urin durchgeführt und daher leicht in den klinischen Alltag integriert werden können.

Biomarker für Tumorerkrankungen

In einem ihrer Schwerpunkte sucht die Gruppe nach spezifischen Biomarkern für die frühzeitige Diagnose von Krebserkrankungen. Dabei spielt auch die zuverlässige Unterscheidung von aggressiven und nicht aggressiven Tumoren eine wichtige Rolle, da sich mit entsprechenden Biomarkern Übertherapien und überflüssige Opera tionen vermeiden lassen. Im Jahr 2015 konzentrierten sich die Arbeiten auf das aggressive Prostata-Karzinom: Für diese Erkrankung identifizierte die Gruppe neue Biomarker-Kandidaten mittels labelfreier Massenspektrometrie und zweidimensionaler differentieller Gelelektrophorese (2D-DIGE). Die potentiellen Bio-marker wurden patentiert und sollen anhand großer Patienten-kollektive auf ihre Zuverlässigkeit getestet werden; 2015 etablierte die Gruppe zu diesem Zweck das Parallel Reaction Monitoring (PRM) für Urinproben.

Weiterentwicklung der bildgebenden Massenspektrometrie

Eine in der proteombasierten Forschung immer wichtigere bild-gebende Methode ist das sogenannte MALDI-Imaging (matrix- assisted laser desorption/ionization). Das Verfahren ermöglicht es, für jede Position eines Gewebeschnittes ein ortsaufgelöstes Massen-spektrum zu erzeugen. Es wurde im vergangenen Jahr ebenfalls zur Untersuchung des Prostatakarzinoms angewandt: Eine erste Differenzierung von aggressiven und nicht aggressiven Tumoren in Patientenproben mittels dieser Technik gelang mit einem Kollektiv


Prof. Dr. Kristina Lorenz T +49 (0)231 1392-103 [email protected]

65JAHRESBERICHT 2015

von 200 Patienten. Eine parallele Identifikation der ortsaufgelösten Peaks mittels LC-MALDI wurde ebenfalls durchgeführt, und ein Vergleich mit den MALDI-Imaging-Daten soll 2016 abgeschlossen werden. Die Technik behebt ein bislang ungelöstes Problem in der Krebsmedizin: Sie ermöglicht die zuverlässige Erkennung aggressiv wachsender Prostatakarzinome vor der Prostataentnahme und bietet damit eine wichtige Unterstützung im klinischen Alltag und eine verbesserte Situation für Patienten.

Progression der Alzheimer-Demenz

In einem anderen Schwerpunkt beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Biomedizinische Forschung hauptsächlich mit den Mechanismen, die Alzheimer auslösen oder das Fortschreiten der Erkrankung begüns-tigen. So ist zum Beispiel bekannt, dass Alzheimer nacheinander verschiedene Areale des Hippocampus befällt. Die Ursache für diese Progression ist jedoch bislang unbekannt. Die Gruppe hat daher im Jahr 2015 postmortale Gewebeproben aus dem Hippocampus von Alzheimer-Patienten untersucht und konnte spezifische Konzent-rationsgradienten von bekannten Strukturproteinen identifizieren. Diese Ergebnisse könnten wichtige Hinweise liefern, warum im Verlauf der Alzheimer-Progression Nervenzellen im Hippocampus verloren gehen (Atrophie).

Therapeutisch aktive Biomoleküle für die Stammzellforschung

Zusätzlich erforscht die Arbeitsgruppe die Wirkung extrazellulärer Vesikel sowohl auf die Alzheimer-Erkrankung als auch (im Rahmen eines Drittmittel-geförderten EFRE-Projekts) auf schwere Abstoßungs- reaktionen des Körpers auf Stammzelltransplantationen (graft-ver-sus-host disease, GvHD). Erste Arbeiten hatten gezeigt, dass extrazel-luläre Vesikel aus mesenchymalen Stammzellen die GvDH-Reaktion abschwächen können. Daher konzentrierten sich die Arbeiten im Jahr 2015 auf diesen Mechanismus: Die Gruppe identifizierte Pro-teine, die für den schützenden Effekt der Vesikel eine Rolle spielen könnten. Im weiteren Verlauf der Arbeiten sollen die Ergebnisse für die Herstellung therapeutisch aktiver Vesikel genutzt werden.

Arbeitsgruppe Biomedizinische Forschung

www.isas.de/institut/ abteilungen/ biomedizinische- forschung/ biomedizinische- forschung

Gefördert durch die Europäische Union, Europäischer Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE)


GrenzflächenprozesseDie Arbeitsgruppe Grenzflächenprozesse untersucht die Wechsel-wirkungen zwischen Molekülen, insbesondere Biomolekülen, und Oberflächen. Dabei beziehen die Wissenschaftler konkrete Umge-bungsbedingungen wie die Anwesenheit von Wasser oder reaktiven Gasen in ihre Analysen ein. Mit diesem Ansatz heben sie sich von anderen Arbeiten auf diesem Wissenschaftsfeld ab und schaffen einen verstärkten Praxis- und Anwendungsbezug.

Aktuell konzentriert sich die Gruppe auf zwei Themengebiete: zum einen auf die Adsorption von biologischen Grundbausteinen und kleinen Biomolekülen auf Metall(oxid)oberflächen und zum ande-ren auf den Transport kleiner Moleküle und Nanoobjekte durch und entlang von funktionalisierten Oberflächen. Zunehmend spie-len auch Transportprozesse in biologischen 3D-Zellkulturmodellen eine Rolle bei den Arbeiten. Dabei finden vor allem drei Methoden Verwendung: Die Normaldruck-Röntgenphotoelektronenspektro sko-pie (NAP-XPS), die Kernspin-Magnetresonanz-Spektroskopie (NMR) und die Oberflächenplasmonenresonanz-Mikroskopie (SPR-Mikro-skopie), die am ISAS entwickelt wurde und nun kontinuierlich für neue Anwendungen optimiert wird.

Gezielte und ungezielte Metabolomics-Ansätze auf Basis von NMR-Spektroskopie

NMR ist eine wichtige und zukunftsweisende chemische Charakte-ri sierungsmethode. Sie eignet sich insbesondere für Metabolom- Studien, da mit ihr eine Vielzahl unterschiedlicher Molekülarten bestimmt werden kann. Die Arbeitsgruppe Grenzflächenprozesse entwickelt und optimiert NMR-Methoden sowohl für zielgerichtete Ansätze (targeted metabolomics) als auch für nicht gerichtete Ansätze (non-targeted metabolomics).

Gezielte Analysen von festgelegten Metaboliten-Sets können etwa zur Frühdiagnose von Krankheiten oder zur Überwachung von Therapieerfolgen nützlich sein; allerdings sind handelsübliche NMR-Spektroskope sehr groß und teuer und daher nicht für den Einsatz in der Point-of-care-Diagnostik geeignet. Die Arbeitsgruppe Grenzflächenprozesse entwickelt deshalb einen mobilen Detektor auf Basis eines Niedrigfeld-NMR, der minimalinvasiv und preis-günstig arbeitet und zur Messung von metabolischen Profilen auf Intensivstationen, in Kliniken und Arztpraxen eingesetzt werden könnte. Im vergangenen Jahr hat die Gruppe die Homogenität des Magnetfeldes im Niederfeldmagneten verbessert, indem sie einen

Leitung der Arbeitsgruppe Grenzflächenprozesse

Dr. Roland Hergenröder T +49 (0)231 1392-178 [email protected]


Satz von vier Korrekturspulen entwickelt hat, die unabhängig voneinander mit elektrischen Strömen versorgt werden können und Korrekturfelder liefern. Zudem untersuchten die Wissenschaftler im Rahmen von nicht-gerichteten metabolomischen Untersuchun-gen die Heterogenität von Mäuselebergewebe an fettleibigen und normal gewichtigen Mäusen und konnten dabei deutliche Unter-schiede im Metaboliten-Haushalt aufzeigen, etwa bei der Glycin- oder Alaninkonzentration. Insgesamt konnten quantitative Daten zu 40 verschiedenen Metaboliten und elf Lipidsignale gewonnen werden. Die Gruppe zeigte zudem, dass die für diese Arbeiten verwendete hochauflösende MAS-NMR (magic angle spinning NMR) in Kombination mit Genexpressionsanalysen die Vorhersagbarkeit und die Entdeckung von Biomarkern verbessert. In einer breit ange-legten Untersuchung von Brustkrebsproben einer Patientenkohorte (ungefähr 100 bis 150 Proben) werden darüber hinaus Hinweise für metabolische Marker zur Differenzierung unterschiedlicher Krebs-subtypen gesucht.

In den vergangenen Jahren hat die Gruppe außerdem einen NMR-Detektor auf Wellenleiterbasis entwickelt, der es erlaubt, volumen- und massenbegrenzte Proben wie etwa 3D-Zellkultur-modelle in vitro zu untersuchen. Der Detektor ermöglicht die

direkte, zeitaufgelöste Untersuchung von pharmakologischen oder toxikologischen Interventionen in kleinen Zellensembles auf metabolischer Ebene. Eine weitere Entwicklung zielt darauf, die Metabolisierung der molekularen Intervention beim Transport durch ein 3D-Zellkulturmodell räumlich aufgelöst zu verfolgen. Für solche ortsaufgelösten Untersuchungen hat die Gruppe 2015 einen Feldgradienten-Probenkopf auf Mikrostreifenleiter-Basis entwickelt, der aus einer Mikrostreifen-Platine mit einer Einschnürung besteht, die einen linearen Ortsgradienten der Stromdichte erzeugt.

Biohybride Grenzflächen und ihre Anwendung in der Diagnostik

Grenzflächen spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung neuer Materialien mit spezifischen Funktionen. Die Vorgänge an Grenzflä-chen zu untersuchen und zu verstehen, ist daher eines der zentralen Themen der Forschung am ISAS. Die Arbeitsgruppe Grenzflächen-prozesse nutzt zum Beispiel XPS unter nahezu normalem Druck (near ambient pressure, NAP-XPS), um die angestrebten Funktionen neuer Materialien unter lebensnahen Bedingungen zu studieren und in Anwendungen für die biomolekulare Sensorik umzusetzen. Dazu hat die Gruppe in den vergangenen Jahren ein NAP-XPS auf-gebaut, das unter Laborbedingungen betrieben werden kann und nicht an einem Synchrotron installiert werden muss. Das Gerät wurde 2015 genutzt, um Metalloberflächen unter verschiedenen atmosphärischen Bedingungen zu analysieren. Zusätzlich entwickel-ten die Wissenschaftler anhand von L-Cystein auf Kupfer oder Gold eine In-situ-Präparationsmethode für einzelne Lagen von Biomole-külen auf Metalloberflächen. Dabei konnten sie Strukturverände-rungen durch den Einfluss von Wasser beobachten.

In einem weiteren Teilprojekt wird die SPR-Mikroskopie weiterent-wickelt, um sie in klinisch nutzbaren Sensoren für die Detektion vonnanoskaligen Objekten wie Viren oder extrazellulären Vesikeln einzusetzen. Nachdem in den vergangenen Jahren bereits der Nachweis von virusähnlichen Partikeln mittels SPR-Mikroskopie etabliert wurde, beschäftigte sich die Gruppe im Jahr 2015 mit der Detektion von luftgetragenen Aerosolpartikeln. Zudem konnten die Wissenschaftler in Kooperation mit der Arbeitsgruppe Biomedizi-nische Forschung erstmalig erfolgreiche Messungen zu extrazellu-lären Vesikeln durchführen.

Arbeitsgruppe Grenzflächen-prozesse

www.isas.de/index.php/institut/ abteilungen/ biomedizinische- forschung/grenz flaechenprozesse

004 Prototyp einer Mikrostreifen-leiterstruktur (Ausschnitt) zur Erzeugung eines Radio-frequenzgradientenfeldes.

ÜBER DAS ISAS

007 ISAS Berlin, Schwarzschildstraße

7372 JAHRESBERICHT 2015ÜBER DAS ISAS

STANDORTE

005 ISAS Dortmund, Otto-Hahn-Straße (ISAS Campus)

006 ISAS Dortmund, Bunsen-Kirchhoff-Straße (ISAS City)

GROSSGERÄTE AM ISAS

NAP-XPS im Laborbetrieb

Das Hochdruck-Photoelektronen-spektrometer (NAP-XPS) wird seit 2009 am ISAS ausgebaut und optimiert. Es ist eines von nur wenigen vergleichbaren Geräten weltweit, das nicht an ein Syn-chrotron gekoppelt werden muss, sondern im Laborbetrieb läuft.

LC/MS-Systeme

Das ISAS betreibt insgesamt zwölf Massenspektro meter (MS), unter anderem eine Orbitrap Fusion Lumos von Thermo. Die meisten dieser Geräte sind mit Flüssigchromatographie- Systemen (LC) wie dem Ultimate 3000 von Thermo gekoppelt.

Automatisierung und Standardisierung

Für die automatische Proben-vorbereitung bei Hochdurch-satz-Analysen steht der Abteilung Bioanalytik unter anderem ein Pipettier-Roboter zur Verfügung. Für die Projektgruppe Standar-disierung werden zudem aktuell zwei weitere MS-Systeme von Thermo beschafft: eine TSQ Quantiva sowie eine Q Exactive Plus Standard.

NMR-Spektrometer

Das Kernspin-Magnetresonanz-spektrometer (NMR) 600 Avance 3 von Bruker wurde im Jahr 2012 für etwa 1,27 Millionen Euro beschafft und wird von der Arbeitsgruppe Grenzflächenprozesse unter anderem für Metabolom-Analysen an kleinen Zellverbänden genutzt.

CARS-Mikroskop

Das Leica TCS SP8 CARS-Mikros-kop nutzt Coherent anti-Stokes Raman Scattering (CARS), um Proben ohne Färbung nahezu berührungsfrei zu untersuchen.

IR-Mikroskop/Ellipsometer

Die Forschungsabteilung Grenzflächenanalytik setzt für ihre Arbeiten unter anderem ein kombiniertes IR-Mikroskop/Ellipsometer ein. Zudem betreibt die Abteilung ein Synchrotron- Ellipsometer an der Metrology Light Source der PTB in Berlin.

IR-AFM-Mikroskop

Seit Anfang 2015 nutzt die Arbeitsgruppe In-Situ-Spektro-skopie ein Infrarot-Rasterkraft-mikroskop (atomic force micros-cope, IR-AFM) für die Analyse dünner Schichten und organischer Oberflächen.

Weitere optische Aufbauten

Neben den genannten Geräten nutzen Wissenschaftler am ISAS auch verschiedene Raman-Auf-bauten sowie Echelle-Spektro-meter.


ORGANISATIONMitgliederversammlung

Stabstelle 1 Datenschutz Arbeitssicherheit Stabstelle 2

009 Organigramm einschließlich Planung (graue Schriftfarbe; die Arbeitsgruppe Grenzflächenprozesse ist seit dem Jahr 2014 bis zur Einrichtung der Abteilung Neue Materialien der Abteilung Biomedi-zinische Forschung zugeordnet). Stand: 30. April 2016

Stabsstellen

Forschungsabteilungen

Vereinsorgane

Kuratorium Wissenschaftlicher Beirat

Susanne Schneider-Salomon Dr. Friedrich Lottspeich

Bioanalytik

Datenanalyse & Modellierung

Grenzflächen-analytik


Neue Materialien

Arbeitsgruppe Nanostrukturen

Arbeitsgruppe In-Situ-Spektroskopie

Technischer Service Imaging (Berlin)

Arbeitsgruppe Protein Dynamics

Projektgruppe Tissue Omics

Nachwuchsgruppe Synthetische Biomoleküle

Arbeitsgruppe Biomedizinische Forschung

Arbeitsgruppe Pharmakologie

Nachwuchsgruppe N. N.

Arbeitsgruppe N. N.

Arbeitsgruppe Grenzflächenprozesse

Technischer Service Imaging (Dortmund)

Arbeitsgruppe Miniaturisierung

Nachwuchsgruppe Lipidomics

Nachwuchsgruppe CARS-Mikroskopie

Arbeitsgruppe Chemical Proteomics

Arbeitsgruppe N.N

Nachwuchsgruppe N. N.

Professor Norbert Esser Professor Albert Sickmann Professor Kristina Lorenz N. N. N. N.

Vorstand

Professor Albert Sickmann Professor Norbert Esser Jürgen Bethke

Organigramm

008 v. l. n. r.:

Dorit Günther, Leiterin der Stabstelle für Personal, Technologietransfer und Kommunikation

Jürgen Bethke, Kaufmännischer Vorstand

Prof. Albert Sickmann, Wissenschaftlicher Vostand Lebenswissenschaften, Vorsitzender

Prof. Norbert Esser, Wissenschaftlicher Vorstand Materialwissenschaften, stellvertretender Vorsitzender

Stabstelle für Personal, Technologietransfer und Kommunikation

Stabstelle für Rechnungswesen, Beschaffung, Gebäudetechnik und IT


GremienStand: 30. April 2016

Vorstand

Prof. Dr. Albert Sickmann Wissenschaftlicher Vorstand Lebenswissenschaften (Vorsitz)

Prof. Dr. Norbert Esser Wissenschaftlicher Vorstand Materialwissenschaften (stv. Vorsitz)

Jürgen Bethke kaufmännischer Vorstand

Wissenschaftlicher Beirat

Dr. Friedrich Lottspeich Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried (a.D.; Vorsitz)

Prof. Dr. Oliver Stefan Ambacher Institut für Mikrosystemtechnik, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, und Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF), Freiburg (stv. Vorsitz)

Prof. Dr. Yves Borensztein Institute for NanoSciences, CNRS, Paris, Frankreich

PD Dr. Britta Brügger Biochemistry Center (BZH), Ruprecht-Karls-Universität, Heidelberg

Prof. Dr. Jörg Feldmann Lehrstuhl für Chemie am College of Physical Sciences, University of Aberdeen, UK

Prof. Dr. Christian Huber Fachbereich Molekulare Biologie, Universität Salzburg, Österreich

Prof. Dr. Kathryn Lilley Director of Cambridge Centre for Proteomics (CCP), University of Cambridge, Cambridge, UK

Dr. Christoph Siethoff Swiss BioQuant AG, Reinach, Schweiz

Prof. Dr. Matthias Wilm Conway Institute, University College Dublin (UCD), Irland

Kuratorium

Berufene Mitglieder

Bundesrepublik Deutschland Bundesministerium für Bildung und Forschung, Bonn, vertreten durch Liane Horst

Land Nordrhein-Westfalen (Vorsitz) Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung, Düsseldorf, vertreten durch Susanne Schneider-Salomon

Land Berlin Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Forschung, Berlin, vertreten durch Dr. Björn Maul

Stadt Dortmund vertreten durch Thomas Westphal

Technische Universität Dortmund vertreten durch Prof. Dr. Metin Tolan (stv. Vorsitz)

Ruhr-Universität Bochum vertreten durch Prof. Dr. Andreas Ostendorf

Technische Universität Berlin vertreten durch Prof. Dr.-Ing. Christine Ahrend

Gewählte Mitglieder

Guido Baranowski TechnologieZentrum Dortmund GmbH

Ulla Burchardt Beraterin / Lehrbeauftragte, Bildung, Forschung und Technologiebewertung, Dortmund & Berlin

Dr. Susanne Eickemeier Kanzlerin der Hochschule für Gestaltung, Offenbach

Dr. Jörg Schneider DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft

Prof. Dr. Alfred Wittinghofer Max-Planck-Institut für Molekulare Physiologie, Dortmund

80 ÜBER DAS ISAS

Mitglieder des Vereins

Analytik Jena AG

AQura GmbH

BASF SE

Bundesrepublik Deutschland

Elster GmbH

Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM

Henkel KGaA

Industrie- und Handelskammer zu Dortmund

KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH

Land Berlin

Land Nordrhein-Westfalen

Merck KGaA

OBLF Gesellschaft für Elektronik und Feinwerktechnik mbH

Roche Diagnostics GmbH

Ruhr-Universität Bochum

SENTECH Instruments GmbH

Shimadzu Deutschland GmbH

Siemens AG

Stadt Dortmund

Technische Universität Dortmund

TechnologieZentrum Dortmund

Thermo Fisher Scientific GmbH (Bremen)

Thermo Fisher Scientific GmbH (Dreieich)

ThyssenKrupp Steel Europe AG

Verein Deutscher Eisenhüttenleute, Stahlinstitut VDEh

Westfälische Wilhelms-Universität Münster

AKTIVITÄTEN 2015

ACTIVITIES 2015

8584 JAHRESBERICHT 2015AKTIVITÄTEN 2015

Publikationen in referierten Zeitschriften Peer-reviewed PapersAlkatout, I. Friemel, J. Sitek, B. Anlauf, M. Eisenach, P. A. Stühler, K. Scarpa, A. Perren, A. Meyer, H. E. Knoefel, W. T. Klöppel, G. Sipos, B.Novel prognostic markers revealed by a proteomic approach separating benign from malignant insulinomasModern Pathology, 28 (1), 2015, 69–79

Björkqvist, J. de Maat, S. Lewandrowski, U. Nolte, M. W. Di Gennaro, A. Oschatz, C. Schönig, K. Nöthen, M. M. Drouet, C. Braley, H. Sickmann, A. Panousis, C. Maas, C. Renné, T.Defective glycosylation of coagulation factor XII underlies hereditary angioedema type IIIJournal of Clinical Investigation, 125 (8), 2015, 3132–3146

Bracht, T. Schweinsberg, V. Trippler, M. Kohl, M. Ahrens, M. Padden, J. Naboulsi, W. Barkovits, K. Megger, D. A. Eisenacher, M. Borchers, C. H. Schlaak, J. F. Hoffmann, A.-C. Weber, F. Baba, H. A. Meyer, H. E. Sitek, B.Analysis of Disease-Associated Protein Expression Using Quantitative Proteomics-Fibulin-5 Is Expressed in Association with Hepatic FibrosisJournal of Proteome Research, 14 (5), 2015, 2278–2286

Venne, A. S. Solari, F.A. Faden, F. Pareti, T. Dissmeyer, N. Zahedi, R. P. An improved workflow for quantitative N-terminal ChaFRADIC to study proteolytic events in Arabidopsis thaliana seedlings Proteomics, 15 (14), 2015, 2458–2469

Wolf, E. V. Seybolt, M. Hadravova, R. Strisovsky, K. Verhelst, S. H. L.Activity-Based Protein Profiling of Rhomboid Proteases in LiposomesChemBioChem, 16 (11), 2015, 1616–1621

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Publikationen Publications

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Engel, J. Richters, A. Getlik, M. Tomassi, S. Keul, M. Termathe, M. Lategahn, J. Becker, C. Krüll, J. Kibies, P. Mayer-Wrangowski, S. Grütter, C. Uhlenbrock, N. Schaumann, N. Eppmann, S. Hoffgaard, F. Heil, J. Menninger, S. Ortiz-Cuaran, S. Heukmann, J. Tinnefeld, V. Zahedi, R. P. Sos, M. L. Schultz-Fadenrecht, C. Rauh, D. Thomas, R. K. Kast, S. M. Targeting Drug Resistance in EGFR with Covalent Inhibitors

– a Structure-Based Design ApproachJournal of Medicinal Chemistry, 58 (17), 2015, 6844–6863

Filézac de L’Etang, A. Maharjan, N. Cordeiro Braña, M. Ruegsegger, C. Rehmann, R. Goswami, A. Roos, A. Troost, D. Schneider, B. L. Weis, J. Saxena, S.Marinesco-Sjögren syndrome protein SIL1 regulates motor neuron subtype-selective ER stress in ALSNature Neuroscience, 18, 2015, 227–238

Frederiksen, R.F. Yoshimura, Y. Storgaard, B. G. Paspaliari, D. K. Petersen, B. O. Chen, K. Larsen, T. Duus, J. Ø. Ingmer, H. Bovin, N. V. Westerlind, U. Blixt, O. Palcic, M. M. Leisner, J. J.A Diverse Range of Bacterial and Eukaryotic Chitinases Hydrolyzes the LacNAc (Galβ1-4GlcNAc) and LacdiNAc (GalNAcβ1-4GlcNAc) Motifs Found on Vertebrate and Insect CellsJournal of Biological Chemistry, 290 (1), 2015, 5354–5366

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Geisler, C. Gaisa, N.T. Pfister, D. Fuessel, S. Kristiansen, G. Braunschweig, T. Gostek, S. Beine, B. Diehl, H. C. Jackson, A. M. Borchers, C. Heidenreich, A. Meyer, H. E. Knüchel, R. Henkel, C.Identification and Validation of Potential New Biomarkers for Prostate Cancer Diagnosis and Prognosis Using 2D-DIGE and MSBiomed Research International, 2015, 2015, 1–23

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Horvatic, V. Michels, A. Ahlmann, N. Jestel, G. Veza, D. Vadla, C. Franzke, J.Time- and spatially-resolved emission spectroscopy of the dielectric barrier discharge for soft ionization sustained by a quasi-sinusoidal high voltageAnalytical and Bioanalytical Chemistry, 407 (22), 2015, 6689–6696

Hötzel, F. Seino, K. Speiser, E. Esser, N. Bechstedt, F. Pucci, A.Metal-to-Insulator Transition in Au Chains on Si(111)-5×2-Au by Band Filling: Infrared Plasmonic Signal and Ab Initio Band Structure CalculationThe Journal of Physical Chemistry Letters, 6 (18), 2015, 3615–3620

Huelsemann, M. F. Patz, M. Beckmann, L. Brinkmann, K. Otto, T. Fandrey, J. Becker, H. J. Theurich, S. Frenzel, L. P. von Bergwelt-Baildon, M. Pallasch, C. P. Zahedi, R. P. Kashkar, H. Reinhardt, H. C. Hallek, M. Wendtner, C. M. Hypoxia-induced p38 MAPK activation reduces Mcl-1 expression and facilitates sensitivity towards BH3 mimetics in chronic lymphocytic leukemiaLeukemia, 29 (4), 2015, 981–984


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Kalfe, A. Telfah, A. Lambert, J. Hergenröder, R.Looking into living cell systems: Planar waveguide NMR detector hyphenated with a microfluidic device for the in-vitro metabolomics of tumor spheroidsAnalytical Chemistry, 87 (14), 2015, 7402–7410

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Krähling, T. Geisler, S. Okruss, M. Florek, S. Franzke, J.Spectroscopic measurements of the electron number density, electron temperature and OH(A) rotational distribution in a liquid electrode dielectric barrier dischargeSpectrochimica Acta Part B-Atomic Spectroscopy, 114, 2015, 20–26

Kroning, A. Furchner, A. Aulich, D. Bittrich, E. Rauch, S. Uhlmann, P. Eichhorn, K.-J. Seeber, M. Luzinov, I. Kilbey, M. S. Lokitz, B. S. Minko, S. Hinrichs, K.In-situ infrared ellipsometry for protein adsorption studies on ultra-thin smart polymer brushes in aqueous environmentACS Applied Materials & Interfaces, 7 (23), 2015, 12430–12439

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Landmann, M. Rauls, E. Schmidt, W. G. Neumann, M. D. Speiser, E. Esser, N.GaN m-plane: Atomic structure, surface bands, and optical responsePhysical Review B, 91, 2015, 035302–035302

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Loroch, S. Zahedi, R. P. Sickmann, A.Highly Sensitive Phosphoproteomics by Tailoring Solid-Phase Extraction to Electrostatic Repulsion- Hydrophilic Interaction ChromatographyAnalytical Chemistry, 87 (3), 2015, 1596–1604

Marchan, R. Lesjak, M. S. Büttner, B. Stewart, J. D. Lambert, J. Keun, H. Rahnenführer, J. Hengstler, J.EDI3, a glycerophosphodiesterase linking metabolism to cellular migration and attachmentEuropean Journal of Cancer, 50 (7), 2015, S80–S80

Martins-de-Souza, D. Solari, F.A. Guest, P. C. Zahedi, R. P. Steiner, J.Biological pathways modulated by antipsychotics in the blood plasma of schizophrenia patients and their association to a clinical responsenpj Schizophrenia, 1 (1), 2015, 15050–15050

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Navarro-Quezada, A. Alame, S. Esser, N. Furthmüller, J. Bechstedt, F. Galazka, Z. Skuridina, D. Vogt, P.Near valence-band electronic properties of semiconducting β-Ga2O3 (100) single crystalsPhysical Review B, 92 (19), 2015, 195306

Nguyen, M. Van Kersavond, T. Verhelst, S. H. L.Chemical tools for the study of intramembrane proteasesACS Chemical Biology, 10 (11), 2015, 2423–2434

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Papadimitriou, D. Roupakas, G. Sáez-Araoz, R. Lux-Steiner, M.-C. Nickel, N. H. Alamé, S. Vogt, P. Kneissl, M. Quality CuInSe2 and Cu(In,Ga)Se2 thin films processed by single-step electrochemical deposition techniquesMaterials Research Express, 2 (5), 2015, 056402

Pienimäki-Römer, A. I. Kuhlmann, A. Böttcher, A. Konovalova, T. Black, A. Orsó, E. Liebisch, G. Ahrens, M. Eisenacher, M. Meyer, H. E. Schmitz, G.Lipidomic and proteomic characterization of platelet extracellular vesicle subfractions from senescent plateletsTransfusion, 55 (3), 2015, 507–521

Poschmann, G. Grzendowski, M. Stefanski, A. Bruns, E. Meyer, H. E. Stühler, K. Redox proteomics reveal stress responsive proteins linking peroxiredoxin-1 status in glioma to chemosensitivity and oxidative stressBiochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics, 1854 (6), 2015, 624–631

Rattay, S. Trilling, M. Megger, D. A. Sitek, B. Meyer, H. E. Hengel, H. Le-Trilling, V. M.The Canonical Immediate Early 3 Gene Product pIE611 of Mouse Cytomegalovirus Is Dispensable for Viral Replication but Mediates Transcriptional and Posttranscriptional Regulation of Viral Gene ProductsJournal of Virology, 89 (16), 2015, 8590–8598

Reginskaya, I. Schilling, M. Adali, G. Jestel, G. Janasek, D. Franzke, J.Emitter-assigned Multi-Dielectric Barrier-Nano- Electrospray Ionization Mass SpectrometryAnalytical and Bioanalytical Chemistry, 407 (21), 2015, 6537–6542

Reidick, C. El Magraoui, F. Meyer, H. E. Stenmark, H. Platta, H.Regulation of the Tumor-suppressor function of the Class III phosphatidylinositol 3-kinase complex by Ubiquitin and SUMOCancers, 7 (1), 2015, 1–29

Reis, H. Padden, J. Ahrens, M. Pütter, C. Bertram, S. Pott, L. L. Reis, A.-C. Weber, F. Juntermanns, B. Hoffmann, A.-C. Eisenacher, M. Schlaak, J. F. Canbay, A. Meyer, H. E. Sitek, B. Baba, H. A.Differential proteomic and tissue expression analyses identify valuable diagnostic biomarkers of hepatocellular differentiation and hepatoid adenocarcinomasPathology, 47 (6), 2015, 543–550

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Roesicke, F. Gluba, M. A. Hinrichs, K. Guoguang, S. Nickel, N. H. Rappich, J.Quantifying the electrochemical maleimidation of large area grapheneElectrochemistry Communications, 57 (1), 2015, 52–55

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Schoenebeck, B. May, C. Güldner, C. Respondek, G. Mollenhauer, B. Hoeglinger, G. Meyer, H. E. Marcus, K.Improved preparation of nasal lavage fluid (NLF) as a noninvasive sample for proteomic biomarker discoveryBiochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics, 1854 (7), 2015, 741–745

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Schütz, A. Brandt, S. Liedtke, S. Foest, D. Marggraf, U. Franzke, J.Dielectric Barrier Discharge Ionization of Perfluorinated CompoundsAnalytical Chemistry, 87 (22), 2015, 11415–11419

88 AKTIVITÄTEN 2015

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Shpacovitch, V. Temchura, V. Matrosovich, M. Hamacher, J. Libuschewski, P. Siedhoff, D. Weichert, F. Marwedel, P. Müller, H. Überla, K. Hergenröder, R. Zybin, A.Application of Surface Plasmon Resonance Imaging Technique for the Detection of single Spherical Biological Submicrometer ParticlesAnalytical Biochemistry, 486, 2015, 62–69

Sitek, B. Meyer, H. E. Kondo, T.Editorial Medical ProteomicsBiochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics, 1854 (6), 2015, 517–518

Solari, A. F. Dell’Aica, M. Sickmann, A. Zahedi, R. P.Why phosphoproteomics is still a challengeMolecular BioSystems, 11 (6), 2015, 1487–1493

Speiser, E. Hinrichs, K. Prete, P. Lovergine, N. Esser, N.Vibrational Raman scattering from surfaces of III–V semiconductors: Microscopic and macroscopic surface modesPhysica Status Solidi B-Basic Solid State Physics, 252 (1), 2015, 11–18

Staufenbiel, S. Merino, M. Li, W. Huang, M.-D. Baudis, S. Lendlein, A. Müller, R. H. Wischke, C.Surface characterization and protein interaction of a series of model poly[acrylonitril-co-(N-vinyl pyrrolidone)] nanocarriers for drug targetingInternational Journal of Pharmaceutics, 485 (1–2), 2015, 87–96

Sun, G. Zhang, X. Rappich, J. Hinrichs, K.In-situ infrared ellipsometric monitoring of the growth process of polyaniline thin films and doping with PSSApplied Surface Science, 344, 2015, 181–187

Uszkoreit, J. Maerkens, A. Perez-Riverol, Y. Meyer, H. E. Marcus, K. Stephan, C. Kohlbacher, O. Eisenacher, M.PIA – An intuitive protein inference engine with a web- based user interfaceJournal of Proteome Research, 14 (7), 2015, 2988–2997

Vaudel, M. Burkhart, J.M. Zahedi, R. P. Oveland, E. Berven, F. S. Sickmann, A. Martens, L. Barsnes, H. PeptideShaker enables reanalysis of MS-derived proteomics data setsNature Biotechnology, 33 (1), 2015, 22–24

Wiese, H. Gelis, L. Wiese, S. Reichenbach, C. Jovancevic, N. Osterloh, M. Meyer, H. E. Neuhaus, E. M. Hatt, H. H. Radziwill, G. Warscheid, B.Quantitative phosphoproteomics reveals the protein tyrosine kinase Pyk2 as a central effector of olfactory receptor signaling in prostate cancer cells Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics, 1854 (6), 2015, 632–640

Wolf, E. V. Zeissler, A. Verhelst, S. H. L.Inhibitor fingerprinting of rhomboid proteases by activitybased protein profiling reveals inhibitor selectivity and rhomboid autoprocessingACS Chemical Biology, 10 (10), 2015, 2325–2333

Xing, Y. Wyss, A. Esser, N. Dittrich, P. S.Label-free biosensors based on in situ formed and functionalized microwires in microfluidic devices Analyst, 140 (23), 2015, 7896–7901

Zabel, R. Kullmann, M. Kalayda, G. V. Jaehde, U. Weber, G.Optimized sample preparation strategy for the analysis of low-molecular-mass adducts of a fluorescent cisplatin analogue in cancer cell lines by CE-Dual-LIFElectrophoresis, 36 (4), 2015, 509–517BPP WorkshopProteomics, 15 (17), 2015, 2895–2897

Andere Publikationen Other PublicationsAhrends, R. Niewiadomski, P. Teruel, M. N. Rohatgi, R. Measuring Gli2 Phosphorylation by Selected Reaction Monitoring Mass SpectrometryHedgehog Signaling Protocols, 2015

Dietz, L. Sickmann, A.Mass Spectrometry-Based Proteomics for Relative Protein Quantification and Biomarker Identification in Primary Human HepatocytesProtocols in In Vitro Hepatocyte Research, 2015

Klockenkämper, R. von Bohlen, A.Total-Reflection X-Ray Flourescence AnalysisWiley, 2nd Edition, 2015


Vorträge Lectures

Alamé, S. Navarro Quezada, A. Skuridina, D. Reich, C. Henning, D. Frentrup, M. Wernicke, T. Koslow, I. Kneissl, M. Esser, N. Vogt, P.Multiple Surface Reconstructions on Capped In0.11Ga0.89N/GaN Single Quantum WellsICNS – 11th International Conference on Nitride Semiconductors, Peking, China

Ahrends, R.ESI/LC MS based Lipidomics Approaches48th Annual DGMS Meeting, Universität Wuppertal, Wuppertal, Deutschland

ESI/LC MS based Lipidomics ApproachesLipidomics Forum, Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften, Borstel, Deutschland

Neue Extraktionsmethoden für multiomics Analysen48th Annual DGMS Meeting, Universität Wuppertal, Wuppertal, Deutschland

SIMPLEX – a multimolecular omics approach for systems biologyArbeitsgruppe Angewandte Analytische Chemie, Universität Duisburg-Essen, Essen, Deutschland

SIMPLEX – a multimolecular omics approach for systems biologySino-German Symposium, Universität Duisburg-Essen, Essen, Deutschland

SIMPLEX – a multimolecular omics approach for systems biology Thermo User Meeting, Düsseldorf, Deutschland

SIMPLEX – a multimolecular omics approach for systems biology Technische Universität Dortmund, Dortmund, Deutschland

SIMPLEX – a multimolecular omics approach for systems biology School of Medicine, Keio-University, Tokio, Japan

Beine, B.LC-MALDI experiments for the differentiation of prostate cancer subforms »Mass Spectrometry Imaging: New Tools for Healthcare Research«, BMBS-Cost Action Bm1104, Gliwice, Polen

MALDI Imaging in Clinical Research 48th Annual DGMS Meeting, Universität Wuppertal, Wuppertal, Deutschland

MALDI Imaging in der klinischen Forschung – Klassifizierung von Prostatakarzinom TMAs in prognostische Subgruppen 7. Symposium Urologische Forschung der deutschen Gesellschaft für Urologie, Deutsche Werkstätten Hellerau, Dresden, Deutschland

MALDI MSI a Tool for Clinical Diagnostic – Classification of Prostate Cancer SubgroupsOurCon III – Imaging Mass spectrometry Conference 2015, Green Park Resort, Pisa, Italien

Peptide MALDI MSI – Standardisation in On-Tissue Digestion »Standardization and Open Access in MS Imaging«, BMBS-COST Action Bm1104, Technische Universität Wien, Wien, Österreich

Brandt, S.Synchronization of plasma based and electrospray based ionization techniquesipoims – Ionization Principles in Organic and Inorganic Mass Spectrometry, Longeyearbyen, Norwegen

Burkhart, J. M. Zunahme der Komplexität durch Probenvorbereitung23. Arbeitstagung Mikromethoden in der Proteinchemie, Zeche Zollern, Dortmund, Deutschland

Processing of mitochondrial presequences: From proteomics to functional mechanismsGBM-Jahrestreffen, Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut der Universität Tübingen, Reutlingen, Deutschland

Chandola, S. Speiser, E. Räthel, J. Plaickner, J. Esser, N.Optical and electronic properties of quasi-1D metallic nanowires on Si surfaces9th Workshop Ellipsometry, University of Twente, Enschede, Niederlande

Coman, C. Solari, F. A. Hentschel, A. Sickmann, A. SIMPLEX – a multimolecular omics approach for systems biology9th Annual EuPA-Congress, Università degli Studi di Milano, Mailand, Italien

Dell’Aica, M. Gonczarowska-Jorge, H. Dickhut, C. Zahedi, R. P.Subtilisin – an alternative enzyme for PTM research9th Annual EuPA-Congress, Università degli Studi di Milano, Mailand, Italien

Dickhut, C.Quantitative klinische Proteomics zeigt Veränderungen des ( Phospho-)Proteoms in Patienten mit chronischer lymphatischer Leukämie23. Arbeitstagung Mikromethoden in der Proteinchemie, Zeche Zollern, Dortmund, Deutschland

El Magraoui, F.Extracellular Vesicles and their possible contribution to Alzheimers’ Disease23rd HUPO BPP Workshop, University of São Paulo Medical School, São Paulo, Brasilien

Stammzell-abgeleitete extrazelluläre Vesikel, ein neues Therapeutikum zur Behandlung von Graft versus Host Disease»Exosomen als neue Stammzellbasierte biologische Therapeutika«, Institut für Transfusionsmedizin, Universitätsklinikum Essen, Essen, Deutschland

Esser, N.Neue Entwicklungen in der EllipsometrieSeminar SENTECH Instruments GmbH, Berlin, Deutschland

Optical Characterization of Semiconductor Interfaces by Raman and Ellipsometry: Towards Microscopic Atomic and Electronic Structure InformationJustus-Liebig-Universität Gießen, I. Physikalisches I nstitut, Gießen, Deutschland

Raman Spectroscopy on Solids and InterfacesSALSA Graduate School, Humboldt Universität Berlin, Berlin, Deutschland

Atomic Structure of Adsorbate Terminated Semiconductor Surfaces from Raman SpectroscopyInternational Conference on Optics of Surfaces and I nterfaces (OSI-11), University of Texas, Dallas, USA

Atomic Structure of Adsorbate Terminated Semiconductor Surfaces from Raman SpectroscopyDepartment of Materials Science and Engineering, University of Texas, Dallas, USA

VUV – Synchrotron Ellipsometry: Instrumentation and Application to Wide-Bandgap-SemiconductorsUniversity of Toledo, Department of Physics and Astronomy, Toledo, USA

Characterization of Semiconductor Surfaces by Raman and Ellipsometry: From Fingerprint Spectra to Atomic and Electronic StructurePaul-Drude-Institut Berlin, Berlin, Deutschland

Metal and Molecule Termination of Surfaces: Structure Analysis by Surface Optical Spectroscopy and DFT based CalculationsSeminar Surface and Nanoanalytics, Zentrum für Oberflächen- und Nanoanalytik, Johannes-Kepler-Uni, Linz, Österreich

Metal Induced Nanostructures on Si(111) and Si(553): Structure Analysis by Surface Optical Spectroscopy and DFT based calculationsInternational Joint School on Smart Nanomaterials and X-Ray-Optics, Rostov-on-Don, Southern Federal University, Rostov, Russland

Metal Nanowires on Si(111) and Si(553): Analysis of Atomic Structure and Phase Transitions with Surface Raman Spectroscopy15th International Conference on the Formation of Semiconductor Interfaces (ICFSI-15), International Conference Center Hiroshima, Hiroshima, Japan

Furchner, A.In-situ infrared ellipsometry at solid–liquid interfaces of functional polymer surfacesInternational Conference on Optics of Surfaces and Interfaces (OSI-11), University of Texas, Dallas, USA

In-situ infrared ellipsometry on polymer brushes: Swelling behavior and protein adsorptionSALSA – School of Analytical Sciences Adlershof, Analytical Techniques Session, Berlin, Deutschland

In-situ IR ellipsometry: Polymer thin films at the solid–liquid interface9th Workshop Ellipsometry, University of Twente, Enschede, Niederlande

Furchner, A. Kroning, A. Rauch, S. Bittrich, E. Hinrichs, K.Towards functional polymer surfaces for controlled protein adsorption at the solid–liquid interfaceE-MRS Spring Meeting, Lille Grand Palais, Lille, Frankreich


Furchner, A. Sun, G. Ketelsen, H. Rappich, J. Hinrichs, K.Fast IR laser mapping ellipsometry for the study of functional organic thin films79. Jahrestagung der DPG, Technische Universität Berlin, Berlin, Deutschland

Franzke, J.Dielectric barrier discharge for soft ionizationResearch Center for Analytical Sciences, Northeastern University, Shenyang, China

Dielectric barrier discharge ionization – relation between plasmajet and the plasma between the elctrodesipoims – Ionization Principles in Organic and Inorganic Mass Spectrometry, Longeyearbyen, Norwegen

Dielectric barriers applied in analytical chemistryEidgenössisch-Technische Hochschule Zürich, Zürich, Schweiz

Dielectric Barrier Electrospray: Innovative Soft Ionization TechniqueEuropean Winter Conference on Plasma Spectrochemistry, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Münster, Deutschland

Dielektrisch behinderte Entladungen zur Anregung von Elementen und zur Ionisierung von MolekülenAnalytisches Seminar, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Münster, Deutschland

Homogeneous Dielectric barrier discharge ionizationEuropean Winter Conference on Plasma Spectrochemistry, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Münster, Deutschland

Time and spatially resolved emission spectrometry of a dielectric barrier discharge for soft ionizationBeijing Conference and Exhibition on Instrumental Analysis (BCEIA), Peking, China

Freier, E.Analytics, Characterisation and Purification Spectroscopy, Spectrometry and Free-Flow-ElectrophoresisLRC-Meeting, Institut für neue Materialien, Saarbrücken, Deutschland

Gkogkou, D. Hildebrandt, P. Esser, N. Weidinger, I. M. Oates, T. W. H.Inhomogeneous nanoparticle arrays for simultaneous SERS and SEIRA detectionICES 2015, 2nd International Conference on Enhanced Spectroscopies, Palazzo della Cultura, Messina, Italien

Henkel, C. Peptide MALDI Imaging – searching for the best protocolProteomic Forum 2015, Berlin, Deutschland

MALDI Imaging in Clinical Research9th Central and Eastern European Proteomics Conference, Institute of Bioorganic Chemistry, Polish Academy of Sciences, Poznan, Polen

Hergenröder, R.Oberflächen in Biologie und Medizin. Ein Einsatzgebiet der NAP-XPSFachhochschule Dortmund, FB Maschinenbau, Chemie, Oberflächentechnik und Korrosion, Dortmund, Deutschland

Photoelectron spectroscopy under reactive conditions9th Symposium on Vacuum Based Science and Technology und 14th Annual DVG-Meeting, Kolobrzeg, Polen

Hinrichs, K.Correlation of IR spectra with thin film structure at solid-water interfaces79. Jahrestagung der DPG, Technische Universität Berlin, Berlin, Deutschland

Infrared ellipsometry of functional surfacesE-MRS Spring Meeting, Lille Grand Palais, Lille, Frankreich

Infrared Mapping Ellipsometry of Thin FilmsPRORA 2015, Institut für angewandte Photonik, Berlin, Deutschland

In situ Infrarotellipsometrie biofunktionaler SchichtenHandlungsfeldkonferenz Optische Analytik, OptecBB, PTB, Berlin, Deutschland

Korrelation von Infrarotspektren mit der Struktur dünner Filme an Fest-Flüssiggrenzflächen18. Tagung Festkörperanalytik, Technische Universität Wien, Wien, Österreich

Light at work: Revealing microscopic properties from the dielectric function9th Workshop Ellipsometry, University of Twente, Enschede, Niederlande

Hinrichs, K. Kroning, A. Furchner, A.Correlation of IR spectra with thin film structure at solid-liquid interfaces250th ACS National Meeting & Exposition, Boston Convention & Exhibition Center, Boston, USA

Janasek, D.Das geschrumpfte LaborTag der Chemie, Bayer Health Care, Bergkamen, Deutschland

Micro-Structuring for Cell-Based ApplicationsINTERPACK2015 & ICNMM2015 (P), San Francisco, USA

Jürgensen, A.In situ XPS at ISAS Dortmund-Catalysis and Biomolecules on surfacesMPI für Eisenforschung, Düsseldorf, Deutschland

NAP-XPS at ISAS Dortmund-Catalysis and Biomolecules on surfacesVrije Universiteit Brussel, Brüssel, Belgien

Kollipara, L.Progress-WP12 – Proteomics (PTX)DETECTIVE General Assembly meeting no.5, Barcelona, Spanien

Kollipara, L. Lemonciel, A. Zahedi, R. P. Sickmann, A. Jennings, P.Protemic alterations in human renal epithelial cells exposed to nephrotoxins14th HUPO World Congress, Vancouver Convention Centre, Vancouver, Kanada

Kroning, A. Furchner, A. Seeber, M. Luzinov, I. Kilbey II, S. M. Lokitz, B. S. Trotsenko, O. Minko, S. Hinrichs, K.In-situ infrared ellipsometric studies on the thermoresponsive behavior of copolymer brushes and their interaction with proteinsE-MRS Spring Meeting, Lille Grand Palais, Lille, Frankreich

Kratz, C. Oates, T. W. H. Janasek, D. Hinrichs, K.Microfluidic cells in IR-microscopy for biosensing79. Jahrestagung der DPG, Technische Universität Berlin, Berlin, Deutschland

Microfluidic cells in IR-microscopy for biosensorsInternational Congress on Biomaterials & Biosensors-(BIOMATSEN), Sentdlo Lykla Resort, Fethiye, Türkei

Loroch, S.Quantitative proteomics meets highly sensitive phosphoproteomics – a simple workflow that combines both for low sample amount experimentsProteomic Forum 2015, Berlin, Deutschland

Meyer, H. E.What triggers the Onset and Progression of Alzheimer’s Disease?Symposium »Better understanding Healthy Ageing: A trans- and interdisciplinary research approach«, Zentrum für europäische Wirtschaftsforschung, Mannheim, Deutschland

What triggers the Onset and Progression of Alzheimer’s Disease?7th Protein Rainbow Workshop – Mass Spectrometry in Life Science, Deutsches Diabetes Zentrum, Düsseldorf, Deutschland

What triggers the Onset and Progression of Alzheimer’s Disease?23rd HUPO BPP Workshop, University of São Paulo Medical School, São Paulo, Brasilien

What are the triggers of Alzheimers’ Disease14th HUPO World Congress, Vancouver Convention Centre, Vancouver, Kanada

Neumann, M.Influence of p-d repulsion and crystal-field on the dielectric function of MgZnO9th Workshop Ellipsometry, University of Twente, Enschede, Niederlande

Nguyen, C. Hentschel, A. Ahrends, R.Systems biology of the unfolded protein response in gliomaHeinrich Heine Universität, Institut für Neuropathologie, Düsseldorf, Deutschland

Oates, T. W. H. Shaykhutdinov, T. Wagner, T. Furchner, A. Hinrichs, K.Gyrotropy in achiral materials measured by mid-infrared Mueller matrix ellipsometry9th Workshop Ellipsometry, University of Twente, Enschede, Niederlande

Pagel, O.Applying phosphoproteomics to study inhibitory platelet signalingGBM-Jahrestreffen, Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut der Universität Tübingen, Reutlingen, Deutschland

Pagel, O. Zahedi, R. P.Bestimmung von Phosphorylierungs-Stöchiometrien23. Arbeitstagung Mikromethoden in der Proteinchemie, Zeche Zollern, Dortmund, Deutschland

Pett, C.Evaluation of immune sera induced by a MUC1 gold nanoparticle antitumor vaccine candidate with MUC1 glycopeptide microarrays»Synthesis for Nano- and Glyco-Sciences«, COST action CM1102 MultiGlycoNano, Bangor, Großbritannien

Plaickner, J.Raman spectroscopy of gold-induced nanowires on Si(553)PhD and Postdoc Meeting, Heidelberg, Deutschland

Reginskaya, I.Characterization of a dielectric barrier nano-electrospray ionization (DB-ESI)ipoims – Ionization Principles in Organic and Inorganic Mass Spectrometry, Longeyearbyen, Norwegen


Roos, A.Quantitative and integrative proteomic analysis aiming at the i dentification of pathophysiological protein- synthesis and -degradation mechanisms in peripheral polyneuropathiesForschergruppe »Sensory neuropathies: From molecular mechanisms to therapeutic strategies«, Universität Vaals, Vaals, Niederlande

Beneficial and adverse consequences of SIL1 expression in neuropathological disordersInstitut für Biochemie und Pathobiochemie, Ruhr-Universität Bochum, Bochum, Deutschland

lnverted formin 2-related Charcot-Marie-Tooth disease: extension of the mutational spectrum and pathological findings in Schwann cells and axons22. Kongress des Wissenschaftlichen Beirates der Deutschen Gesellschaft für Muskelkranke (DGM), Bochum

Rösicke, F. Gluba, M. A. Hinrichs, K. Sun, G. Nickel, N. H. Rappich, J.Electrochemical maleimidation ofgraphene quantified by QCM and vibrational spectroscopiesAdvanced Materials World Congress 2015, Stockholm, Schweden

Rösicke, F. Gluba, M. Sun, G. Hinrichs, K. Rappich, J. Nickel, N.Covalent modification of large area monolayer graphene towards biosensing79. Jahrestagung der DPG, Technische Universität Berlin, Berlin, Deutschland

Schrötter, A. Surface and structure associated proteins as potential key players in the hippocampal progression of Alzheimer’s Disease23rd HUPO BPP Workshop, University of São Paulo Medical School, São Paulo, Brasilien

Schütz, A.Dielectric barrier discharge ionization for perfluorinated compounds?ipoims – Ionization Principles in Organic and Inorganic Mass Spectrometry, Longeyearbyen, Norwegen

Shpacovitch, V. Temchura, V. Libuschewski, P. Siedhoff, D. Weichert, F. Überla, K. Hergenröder, R. Zybin, A.Application of surface plasmon resonance imaging technique (SPRi) for the concentration measurements of viruses25th Annual Meeting of the Society for Virology, Ruhr Universität Bochum, Bochum, Deutschland

Sickmann, A.Detection of phosphorus in biomolecules1. Internationales Symposium des Leibniz-Wissen-schaftsCampus Phosphorforschung Rostock, Leibniz- Institut für Ostseeforschung Warnemünde, Rostock-Warnemünde, Deutschland

Detection of phosphorus in biomoleculesLeibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde, Rostock-Warnemünde, Deutschland

EuPA funding initiativesProteomic Forum, Technische Universität Berlin, Berlin, Deutschland

Eröffnungsvortrag zur Einweihung des ISAS BerlinLeibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS), Berlin, Deutschland

ISAS in a nutshellLeibniz-Institut für Interaktive Materialien, Aachen, Deutschland

Key Research at ISASWaseda Universität, Tokyo, Japan

Moving from inventory to personalized medicine: reducing cardiovascular mortalityBeijing-Humboldt-Forum, University of International Business and Economics, Peking, China

Moving from inventory to personalized medicine: reducing cardiovascular mortalityMedica Fachmesse, Messe Düsseldorf, Düsseldorf, Deutschland

Moving from inventory to personalized medicine: reducing cardiovascular mortalityProteomic Forum, Technische Universität Berlin, Berlin, Deutschland

Moving from inventory to personalized medicine: reducing cardiovascular mortality9th Annual EuPA-Congress, Università degli Studi di Milano, Mailand, Italien

OMICS based Biomarker DiscoveryLeibniz-Institut für Photonische Technologien, Jena, Deutschland

Omics Technologies to study platelet disorders»Frontiers of Chromatography and Mass Spectrometry in -omics time«, Sino-German Symposium, Universität Duisburg-Essen, Essen, Deutschland

Personal OMICS ProfilingThermo Fisher, München, Deutschland


Westerlind, U.Obtaining tools to explore the chemical biology of tyrosine glycosylationXXI Nordic Glyco Meeting, Conference Centre Wallenberg, Gothenburg, Schweden

Zahedi, R. P.Analyzing post-translational modificationsWorkshop »Proteomics Bioinformatics«, European Bioinformatics Institute, Hinxton (Cambridge), Großbritannien

Quantitative Proteomics at ISAS DortmundMedizinische Universität Innsbruck, Innsbruck, Österreich

Quantitative PTM Analyse23. Arbeitstagung Mikromethoden in der Proteinchemie, Zeche Zollern, Dortmund, Deutschland

The role of pathophysiological protein phosphorylation in peripheral polyneuropathiesSymposium »Sensory Neuropathies«, Kasteel Bloemendas, Vaals, Niederlande

The study group Bioanalytics of the GBMGBM-Jahrestreffen, Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut der Universität Tübingen, Reutlingen, Deutschland

The use of platelet proteomics in research and diagnosticsLive-Webinar, International Society for Thrombosis and Hemostasis

Platelet Omics»Mechanismen und Bildgebung von Zell-Zell-Wechsel-wirkungen im kardiovaskulären System«, Symposium des SFB 688, Stuttgart, Deutschland

Platelet Proteins as CVD markerBeijing-Humboldt-Forum, University of International Business and Economics, Peking, China

Platelet proteins as disease markersAnalytika Vietman, Saignon Exhibition & Convention Centre, Ho-Chi-Minh-Stadt, Vietnam

Platelet proteins as disease markers14. Jahrestagung Sektion Molekulare Diagnostik der Deutschen Vereinten Gesellschaft für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin, Evangelische Akademie Tutzing, Tutzing, Deutschland

To measure means to knowZentrum für Europäische Wirtschaftsförderung, Mannheim, Deutschland

What can systems biology tell us about biomedical samples?Universität Bergen, Bergen, Norwegen

Solari, F.Altered phosphorylation and Calpain-dependent cleavage profiles of Scott syndrome platelets revealed by quantitative proteomicsProteomic Forum 2015, Technische Universität Berlin, Berlin, Deutschland

Telfah, A.Polymeric nanofiltration for water treatment and heavy metal removalDAAD Workshop, Universität Jordanien, Amman, Jordanien

Real time Investigations of Living Cancer Cells by Using Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Based on Microslot NMR DetectorInternational Conference, Universität Jordanien, Amman, Jordanien

Tinnefeld, V. Sickmann, A. Zahedi, R. P.Enrichment of Cross-Links from Complex Samples by Charge-Based Fractional Diagonal Chromatography 5th Symposium on Structural Proteomics, Deutsche Akademie derWissenschaften, Halle, Deutschland

Enrichment of Cross-Links from Complex Samples by Charge-Based Fractional Diagonal Chromatography 14th HUPO World Congress, Vancouver Convention Centre, Vancouver, Kanada

Vautz, W. Liedtke, S. Sielemann, S. Kayser, O.Ion Mobility Spectrometry for Public SecurityPittcon, Morial Convention Center, New Orleans, USA

Vautz, W. Liedtke, S. Zampolli, S. Hariharan, C.Ion Mobility Spectrometry for Safety and Security24th International Society of Ion Mobility Spectrometry Conference, Cordoba, Spanien

Vautz, W. Liedtke, S.Detection and Identification of Human Metabolites using Ion Mobility SpectrometryPittcon 2015, New Orleans, USA

Vautz, W. Perl, T. Westhoff, T.Medical Applications of Ion Mobility SpectrometryPittcon, Morial Convention Center, New Orleans, USA

Verhelst, S.Activity-based proteomics and its applications in protease researchSeminar an der University ofLeeds, School of Chemistry, Leeds, United Kingdom

Von Bohlen, A.Johann Sebastian Bach, a music giant visiting DELTADELTA-MEC Sitzung, Technische Universität Dortmund, Dortmund, Deutschland

Johann Sebastian Bach close to speed of light11th DELTA User-meeting, Zentrum für Synchrotron-strahlung, Technische Universität Dortmund, Dortmund, Deutschland

Straßenkunst und Analytik in Dortmund14. Dortmunder Wissenschaftstag, Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften – ISAS – e. V., Dortmund, Deutschland

Weber, G.Combining separation science, spectroscopy and electro-chemistry to identify metal species in bio-samplesPharmaceutical Faculty of the Medical University of Gdans), Department of Analytical Chemistry, Danzig, Polen

EC-MS for monitoring oxidtion mechanism(s) of sulfur containing ligands, as influenced by cisplatin binding3rd International Workshop on Electrochemistry/ Mass Spectrometry, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Münster, Deutschland

Platinum trace analysis and speciation in the context of cisplatin applicationPharmaceutical Faculty of the Medical University of Gdansk, Department of Analytical Chemistry, Danzig, Polen

Understanding redox-induced ligand exchange and metal-induced ligand oxidation by combining mass spectrometry with electrochemistryDepartment of Enviromental Geosciences, Universität Wien, Wien, Österreich


Auftritte auf Fachmessen Appearance at Trade FairsBIO International ConventionPhiladelphia, USA, Juni 2015

MEDICADüsseldorf, November 2015

Auftritte auf Karrieremessen Appearance at Career FairsIKOM Life Science München, Mai 2015

bonding FirmenkontaktmesseBochum, Mai 2015

bonding FirmenkontaktmesseBerlin, Oktober 2015

bonding FirmenkontaktmesseAachen, Dezember 2015

Lehrveranstaltungen Teaching ActivitiesEsser, N.Oberflächenphysik ITechnische Universität Berlin, Wintersemester 2014/2015

Franzke, J.Angewandte SpektroskopieTechnische Universität Dortmund, Wintersemester 2014/2015

Hinrichs, K. Furchner, A.IR-Ellipsometrie, FortgeschrittenenpraktikumTechnische Universität Berlin, Wintersemester 2014/2015

Hinrichs, K. Esser, N.Oberflächen und Nanostrukturen: Struktur-charakterisierung mit optischen Methoden in der Vorlesungsreihe Experimentelle Methoden der PhysikISAS Berlin, Wintersemester 2014/2015

Janasek, D.Anwendung von »Lab-on-chip«-SystemenTechnische Universität Dortmund, Wintersemester 2014/2015

Lensen, M. Hildebrandt, P. Oates, T. Physikalische Chemie – vom Molekül zum MaterialTechnische Universität Berlin, Wintersemester 2014/2015

Sickmann, A. Zahedi, R. Janasek, D.BioanalytikTechnische Universität Dortmund, Wintersemester 2014/2015

Sickmann, A. Wegner, A.Biochemie IRuhr-Universität Bochum, Wintersemester 2014/2015

Sickmann, A.ProteomicsUniversity of Aberdeen (UK), Wintersemester 2014/2015

Verhelst, S.Chemical Biology course, Activity-based protein profiling, Gastvorlesung Universität Ghent (Belgien), Wintersemester 2014/2015

Westerlind, U. Waldmann, H.Chemische BiologieTechnische Universität Dortmund, Wintersemester 2014/2015

Esser, N.Oberflächenphysik II: Grundlagen und MethodenTechnische Universität Berlin, Sommersemester 2015

Veranstaltungen Events

Wissenschaftliche Veranstaltungen des ISAS Scientific Events organised by ISAS22. Anwendertreffen Röntgenfluoreszenz Steinfurt, März 2015

Proteomic Forum 2015Berlin, März 2015

Handlungskonferenz Optische AnalytikBerlin, Juni 2015

22. Arbeitstagung Mikromethoden in der ProteinchemieDortmund, Juli 2015

Lipidomics-ForumBorstel, November 2015

Wissenstransfer und Öffentlichkeitsarbeit »Girls Day«Dortmund, April 2015

Lange Nacht der WissenschaftenBerlin, Juni 2015

Leibniz im LandtagDüsseldorf, September 2015

Beijing Humboldt ForumChina, September 2015

Tage der Forschung Berlin, September 2015

14. Dortmunder Wissenschaftstag Dortmund, November 2015

Seminare SeminarsZWM-Workshop II »Projektmanagement und Teambildung«Dortmund, Januar 2015

ZEW Scientific Talks Dortmund, März 2015

ZWM-Workshop III »Rollenklärung und Selbstverständnis«Dortmund, März/April 2015


Dr. Markus ValtinerMax-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH, DüsseldorfDirect measurement of single molecule interaction free energies at solid/liquid interfacesMai 2015

Prof. Paul B. FarnsworthBrigham Young University, Provo, USASeeing the light in ambient ionization mass spectrometryMai 2015

Prof. Dr.-Ing. Norbert KockmannTU DortmundMicrostructured Equipment in Chemical Process Development and Production – Is there Space for Sensors?Mai 2015

Prof. Dr. Jürgen TroeUniversität GöttingenElementary Gas Phase Reactions in Combustion, Atmospheric Chemistry, Astrochemistry and Industrial ApplicationsJuni 2015

Dr. Modupe JimohUniversity of Nottingham, UKIntegrated analytical platforms for clinical diagnostics-Development of a Non-invasive Tool for Early diagnosis of DepressionJuni 2015

Prof. Dr. Günther TränkleFerdinand-Braun-Institut, BerlinMicro-integrated diode laser systems: New applications in communication, sensing and productionJuli 2015

Prof. Dr. Joachim WeisUniklinik AachenNeuropathology of the endoplasmic reticulum in neurodegenerative and neuromuscular diseasesJuli 2015

Prof. Susan T. WeintraubBack to the Future – Lipids Are »in« AgainAugust 2015

Prof. Dr. Carolin HuhnUniversität TübingenAnalysis of complex samples from biology, pharmacy and forensics by capillary electrophoresis – mass spectrometryAugust 2015

Prof. Dr. Hanns LochmüllerNewcastle University, UKIRDiRC and RD-Connect – why data sharing is important in Rare Disease ResearchSeptember 2015

Dr. Klaus Stefan DreseFraunhofer ICT-IMM, MainzNext generation point- of-care testing: new technologies, market, success factorsSeptember 2015

Prof. Dr. Reiner SalzerEmeriti, Dresden University of TechnologyVom Regensburger Bischof zum ISAS – der weite Bogen der Analytik in DeutschlandOktober 2015

Dr. Michael R. KreutzLIN Leibniz-Institute for Neurobiology, MagdeburgChemical Synapses – From proteins to functionOktober 2015

Prof. Dr. Dietmar KnoppTechnische Universität München (TUM)Antibodies against Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: How to prepare and what they are good for?Oktober 2015

Dr. Marcus BantscheffCellzome GmbH/GlaxoSmithKline, HeidelbergProteomics for drug target deconvolution and mechanism-of-action studiesOktober 2015

PD Dr. Michael SeidelTechnische Universität MünchenChemiluminescence Microarrays in Analytical ChemistryOktober 2015

Dr. François-Xavier TheilletCNRS – Centre national de la recherche scientifique, Paris, FranceIn-cell NMR spectroscopy of proteinsNovember 2015

Dr. med. Dr. rer. nat. Konrad SteinestelUniversitätsklinikum MünsterRAS-mediated radioresistance in human malignant tumorsNovember 2015

Prof. Dr. Tilman GruneDeutsches Institut für Ernährungsforschung (DIfE), Potsdam-RehbrückeNutrition and Health Sciences at the DIfE – Research for healthy agingNovember 2015

Prof. Dr. Markus KaiserUniversität Duisburg-EssenChemical biology studies on the mode-of-action of bioactive small moleculesDezember 2015

Esser, N.RamanspektroskopieSchool of Analytical Sciences Adlershof (SALSA), Sommersemester 2015

Franzke, J.Angewandte PlasmaphysikTechnische Universität Dortmund, Sommersemester 2015

Hinrichs, K.In situ SpectroscopySchool of Analytical Sciences Adlershof (SALSA), Sommersemester 2015

Hinrichs, K. Furchner, A.IR-Ellipsometrie, FortgeschrittenenpraktikumTechnische UniversitätBerlin, Sommersemester 2015

Hinrichs, K. Esser, N.Oberflächen und Nanostrukturen: Strukturcharakte-risierung mit optischen Methoden in der Vorlesungsreihe Experimentelle Methoden der PhysikISAS Berlin, Sommersemester 2015

Sickmann, A. Wegner, A.Biochemie IIRuhr-Universität Bochum, Sommersemester 2015

Sickmann, A. Zahedi, R. Janasek, D.Chemische AnalytikTechnische Universität Dortmund, Sommersemester 2015

Kolloquien in Dortmund Colloquia in DortmundProf. Dr. Bernhard KusterTechnical University of MunichMass spectrometry based draft of the human proteomeJanuar 2015

Dr. Keiryn L. BennetCeMM, Wien, ÖsterreichIdentifying Kinase Substrates via a Heavy ATP Kinase Assay and Quantitative Mass SpectrometryFebruar 2015

Prof. Andrew EvansAberystwyth University, Ceredigion, UKReal-time and in-situ monitoring of surface processing using electron spectroscopyFebruar 2015

Dr. Ángel GarcíaUniversidade de Santiago de Compostela, Barcelona, SpainSearching for platelet biomarkers and drug targets in acute myocardial infarction by clinical proteomicsFebruar 2015

Prof. Dr. Olaf KöllerLeibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik (IPN), KielHow school influences human developmentMärz 2015

Prof. Dr. Daniel RauhTechnische Universität DortmundChemical OncologyApril 2015

Dr. Kimberly Bonger RadboudUniversity Nijmegen, NetherlandsMethods to regulate protein stability in cells by ligands and lightMärz 2015

Dr. Klaus Stefan DreseFraunhofer ICT-IMM, MainzNext generation point-of-care testing: new technologies, market, success factorsMärz 2015

Dr. Jan KratzerAcademy of Sciences of the Czech Republic, PragueDielectric barrier discharge atomizer of volatile hydrides for atomic absorption spectrometry – critical evaluationMärz 2015

Prof. Dr. Marcus MotzkusUniversität HeidelbergNonlinear micro-spectroscopy using tailor-made femtosecond laser pulsesApril 2015


Biotechnologie 2020+ Strukturvorhaben: Leibniz Research Cluster (LRC) – Bio/Synthetische multifunktionale Mikro-Produktions einheiten – Neuartige Wege zur WirkstoffentwicklungBMBF, April 2015 bis März 2020

de.NBI: Etablierungsphase Leistungszentrum Bio.Infra.Prot im Rahmen des de.NBI-KonsortiumsBMBF, März 2015 bis Februar 2018

EXASENS VerbundprojektPOC-Sensorplattform für chronisch- entzündliche Atemwegserkrankungen EXASENS-TeilvorhabenSelektion von Fängermolekülen für Anreicherung und LOC-basierte Detektion von Exazerbations-Biomarkern im Mucus von Asthma- und COPD-PatientenBMBF, Dezember 2015 bis November 2018

Klinische Anwendung der humanen Thrombozytenproteomik und -phosphoproteomikBMBF, August 2014 bis Dezember 2015

SUPR-G: Juniorverbünde in der SystemmedizinSystembiologie der ungefalteten Proteinantwort in GliomenBMBF, Februar 2015 bis Januar 2018

NanoFilter-Roland Hergenröder-TransformationFSP 2015DAAD, Januar 2015 bis Dezember 2015

Untersuchung der Substratspezifizität und Aktivierungsregulierung der Rhomboid-ProteasenDFG, Mai 2015 bis April 2018

SFB 876, Verfügbarkeit von Informationen durch Analyse unter RessourcenbeschränkungDFG, Januar 2011 bis Dezember 2015

Spektroskopische Charakterisierung von positiv geladenen vernetzten Polyethylenimin-Hohlfaser- NanofiltrationsmembranenForschungsaustausch mit JordanienDFG, April 2014 bis März 2015

Eindimensionale spektroskopische Magnetreso-nanz-Bildgebung mit Radiofrequenzfeldgradienten und einem Mikrostreifenleiter als DetektorDFG, September 2014 bis August 2015

In-situ-Untersuchung der Interaktion zwischen Wasser und kleinen Peptiden an Au(110)- und Cu(110)- Oberflächen mittels Umgebungsdruck- Photoelektronen-Spektroskopie (NAP-XPS) und Reflexions-Anisotropie- Spektroskopie (RAS)DFG, Januar 2015 bis Dezember 2017

Switchable polymer interfaces for bottom-up simulation of mamalian cellsDFG, September 2012 bis August 2015

Strukturuntersuchungen von bioinspirierten Polydopamine (PDA) OberflächenDFG, August 2015 bis August 2018

Absorptionsspektroskopische Charakterisierung der metastabilen Zustände im Jet einer weichen Ionisierungsquellefür organische MoleküleDFG, April 2011 bis Mai 2016

Drittmittelprojekte Third-Party Funded Projects

Kolloquien in Berlin Colloquia in BerlinProf. Dr. Andreas KleinTechnische Universität DarmstadtSurfaces and Interfaces of Transparent Conducting OxidesFebruar 2015

Dr. Karsten FleischerTrinity College, Dublin, IrelandMagnetite in a new light: What Reflectance Anisotropy-, Raman- and Kerr spectroscopy reveal about a long known magnetic oxideMai 2015

Dr. Christoph CobetJohannes-Kepler-Universität LinzIn-situ study of electrochemical oxidation of metal surfaces and organic thin films by polarization optical methodsMai 2015

Prof. Dr. Klaus GerwertRuhr-Universität BochumTime-resolved FTIR of proteins and vibrational imaging of cells and tissueJuli 2015

Prof. Dr. Petra S. DittrichETH ZürichMicro- and Nanotechnology for High-Sensitivity BioanalysesAugust 2015

Prof. Dr. Jean GeurtsUniversität WürzburgLattice dynamics and spinphonon coupling in orthorhombic Eu1−xHoxMnO3 studied by Raman SpectroscopySeptember 2015

Prof. Dr. Igor LuzinovClemson University, USAOperational nanoscale filmsSeptember 2015

Dr. Peter LaschRobert-Koch-Institut, BerlinBiomedical Applications of Vibrational Hyperspectral ImagingDezember 2015


Patente PatentsHochauflösendes Spektrometer Eliasamtl. AZ: 199 61 908.5-42U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ: 10/168,314

Verfahren zur Auswertung von Echelle-Spektren /Mike-Patent 1 »Binning«amtl. AZ: 100 55 905.0Europäische Patent-Nr.: 1 336 084 (Validierung Irland, Niederlande, Großbritannien, Frankreich, Deutschland amtl. AZ: 501 15 274.1-08) U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ: 10/416,566

Verfahren zur Auswertung von Echelle-Spektren /Mike-Patent 2 »Wellenlängenanbindung«Europäische Patent-Nr.: 1 783 468 (Validierung Großbritannien, Irland, Frankreich, Deutschland amtl. AZ: 501 15 281.4-08, Niederlande) U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ:11/985,798

Verfahren zur Auswertung von Echelle-Spektren / Mike-Patent 3 »Untergrund-Korrektur«Europäische Patent-Nr.: 2 068 134 (Validierung Deutschland amtl. AZ: 501 16 259.3, Großbritannien, Frankreich, Österreich, Schweiz)

Anordnung und Verfahren zur Wellenlängenkalibration bei einem Echelle-Spektrometeramtl. AZ: 102 05 142.9 Europäische Patent-Nr.: 1 472 512 (Validierung Großbritannien, Schweden, Schweiz, Frankreich, Deutschland amtl. AZ: 503 10 671.2-08) Australische Patentanmeldung amtl. AZ: 2003 210 190 U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ: 10/503,636 Chinesische Patentanmeldung amtl. AZ: 03803518.9 Japanische Patentanmeldung amtl. AZ: 566507/2003

Echelle-Spektrometer mit verbesserter DetektorenausnutzungEuropäische Patent-Nr.: 1 754 032 (Validierung Deutschland amtl. AZ: 50 2005 004 016.3-08, Frankreich, Österreich, Großbritannien) U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ: 11/629,143 Chinesische Patentanmeldung amtl. AZ: 2005 800 26987.3 Australische Patentanmeldung amtl. AZ: 2005 252 809

Infrarot-Ellipsometrie ohne Retarderamtl. AZ: 10 2005 062 180.5

Chopperscheibeamtl. AZ: 10 2005 059 986.9

Elektrospray-Ionisierung mit kontaktloser Feldeinkopplungamtl. AZ: 10 2005 061 381.0

IMS mit Plasma als Ionisationsquelleamtl. AZ: 10 2006 050136.5 Europäische Patentanmeldung amtl. AZ: 07 818 152.6-2204 Russische Patentanmeldung amtl. AZ: 2009 119 420 U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ: 12/311,720 Japanische Patentanmeldung amtl. AZ: 2009-533676 Israelische Patentanmeldung amtl. AZ: 198 255

Temperaturgesteuerte Vortrennungamtl. AZ: 10 2007 033 906.4

Kompakter Doppelspektrograph mit gemeinsamem EintrittsspaltEuropäische Patentnr: 2 158 460 (Validierung Deutschland, amtl. AZ: 50 2008 006 869.4 und Validierung Großbritannien) U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ 12/665,665

Schutzrechte Industrial Property Rights

Aufklärung von Anregungsmechanismen, die zu homogenen und filamentären Moden eines dielektrisch behindert betriebenen Plasmajets führenDFG, Mai 2015 bis April 2018

Metallic nanowires on the atomic scaleElectronic and vibrational coupling in real world systemsDFG, Dezember 2012 bis November 2015

Chemistry-Driven Molecular Tools to Study Airway Mucin O-GlycosylationDFG, Juli 2012 bis März 2015

Beitrag intrazellulärer Reaktionsprodukte zur Resistenzentwicklung gegen PlatinkomplexeDFG, Februar 2012 bis Januar 2015

Rolle von neuen Proteinkinase A- und G-abhängigen Signalwegen und Signalnetzwerken in der Regulation der ThrombozytenaktivierungDFG, Januar 2015 bis Januar 2018

EMA3D: Ellipsometrische Modellierung und Analyse von 3D-strukturierten Oberflächen für optische Anwendungen und BiosensorikEFRE, November 2015 bis Oktober 2018

Exosomen als neue Stammzell-basierte biologische Therapeutika bei GvDH und SchlaganfallEFRE, Juli 2014 bis Dezember 2015

ProFIT-IRESHochauflösende schnelle IR-Einzelschussellipsometrie (IRES)EFRE, Dezember 2012 bis Juni 2015

ProFIT-Mikro-RASHR2Dsm: Entwicklung eines Kamera-basierten RAS-Systems für die 2D-RAS MetrologieEFRE, Januar 2015 bis Dezember 2017

DetectiveDetection of endpoints and biomarkers of repeated dose toxicity using in vitro systemsEU, Januar 2011 bis Dezember 2015

DoggiesDetection of Olfactory traces by orthoGonal Gas identification technologIESEU, Juni 2012 bis November 2015

NanodetectorUltrasensitive plasmonic detection of single nanoparticlesEU, Juni 2012 bis November 2015

(Reverse) Proteomics as novel tool for biodiversity researchLeibniz-Wettbewerb, Juli 2014 bis Juni 2017

Exploring the Chemical Biology of Tyrosine O-GlycosylationBoehringer Ingelheim Stiftung, Oktober 2015 bis September 2016

Molekulare Charakterisierung erblicher Caveolinopathien mittels proteomischer Analysen von in vitro und in vivo ModellenDGM (Deutsche Gesellschaft für Muskelkranke e. V.), Oktober 2015 bis Oktober 2016


Magnetische Kopplung für Mikrochipsamtl. AZ: 10 2007 037 788.8

Markerfreie optische Detektion wahrend Free-Flow-elektrophoretischer Trennungamtl. AZ: 10 2008 032 164.8

Duales Ionenmobilitätsspektrometeramtl. AZ: 10 2009 008 266.2

Miniaturisierte Plasmaanalyse von Elektrolytlosungenamtl. AZ: 10 2009 004 410.8

Vordispersion mit Graufilterschwächungamtl. AZ 10 2009 003 413.7 Europäische Patent-Nr.: 2 384 424 (Validierung Großbritannien, Österreich, Deutschland amtl. AZ 50 2010 009 477.6, Frankreich, Schweiz) U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ: 13/147,190 Chinesische Patentanmeldung amtl. AZ: 2010 8001 5286.0

Optische Beobachtung von Nanoteilchenamtl. AZ: 10 2009 003 548.6 Europäische Patentanmeldung amtl. AZ: 10 706 196.2-2204 U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ: 13/218,804

Spektrometeranordnung (SuZee)Europäische Patent-Nr.: 2 516 975 (Validierung Deutschland amtl. AZ 50 2010 005 123.6, Großbritannien, Frankreich) U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ: 13/518,797 Chinesische Patentanmeldung amtl. AZ: 2010 8005 8824.4

Verfahren zur dielektrisch behinderten Elektrospray-Ionisierung von flüssigen Proben und zur nachfolgenden massenspektro metrischen Analyse der erzeugten Proben-Ionenamtl. AZ: 10 2011 015 517.1 Europäische Patentanmeldung amtl. AZ: 12 717 215.3-1803 Japanische Patentanmeldung amtl. AZ: 2014-501558

Kamera-Spektrometeramtl. AZ: 10 2012 101 019.6

CaF2-Retarder für den VUV-Spektralbereich mit Kompensation der räumlichen Dispersionamtl. AZ: 10 2013 108 321.8 Europäische Patentanmeldung amtl. AZ: EP14175959.7 U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ: 14/450,021

Nichtinvasive-Multiparameterdetektion in Mikroapparatenamtl. AZ: 10 2014 104 511.4

Doppelresonanz-Probenkopf auf Mikrostreifen - leiter basis für die kernmagnetische Resonanz-spektroskopie an massen- und volumenbegrenzten Probenamtl. AZ: 10 2014 107 296.0

Platelet Measurement Systemamtl. AZ: 10 2014 112 270.4 Europäische Patentanmeldung 15180931.6 Chinesische Patentanmeldung 201510534868.4 U.S. Patentanmeldung 14/835,834 Japanische Patentanmeldung 2015-165635

Method for absolute quantification of biomolecules using Fluorine Coded Affinity Tag (FCAT)amtl. AZ: 10 2014 107 300.2 PCT-Patentanmeldung: PCT/EP2015/059809

Schnelle Probenahmeamtl. AZ: 10 2014 110 544.3 Europäische Patentanmeldung amtl AZ EP 15 177 639.0 U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ 14/806,954

Doppelresonanz-Mikrostreifenleiter-Probenkopf mit nur einer Aussparung und magnetischer Suszeptibilitätsanpassungamtl. AZ: 10 2014 115 572.6

Nichtmagnetische, planare und größenskalierbare Heizvorrichtung für magnetische Resonanz- Unter suchungen mit der Mikrostreifenleitertechnikamtl. AZ: 10 2014 115 702.8

Anordnung für Polarisations-Anisotropie- Spektro skopie mit parallelem Reflektions-strahleneingangamtl. AZ: 10 2014 119 228.1 Europäische Patentanmeldung amtl. AZ 15 199 471.2

Verfahren zur Therapie und Diagnose von Morbus Alzheimer Europäische Patentanmeldungamtl. AZ: 10757220.8

Marker sequences for Parkinson’s disease and use thereofEuropäische Patentanmeldung amtl. AZ: EP 13 744 447.7

Biomarker für die Diagnose von PankreaskrebsEuropäische Patentanmeldungamtl. AZ: 07846381.7 U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ: 12/312,954

Specific Biomarkers for Hepatocellular carcinomaEuropäische Patentanmeldung amtl. AZ: EP13739621.4 U.S.-Patentanmeldung amtl. AZ: 14/409,520

Biomarkers for Cholangiocellular CarcinomaPCT-Anmeldung: PCT/EP2014/069115

Verfahren zur Identifizierung von Markerproteinen zur Diagnose und Risikostratifizierung von Störungen der BlutgerinnugEuropäische Patentanmeldung amtl. AZ: EP15166935.5

Biomarkerpanel für das Prostatakarzinomamtl. AZ: 10 2015 114 026.8

Mikrostreifenleiter-Probenkopf mit dreiecksförmiger Einschnürungamtl. AZ: 10 2015 115 440.4

Mikrostreifenleiter-Probenkopf zur Erzeugung von Gradienten des äußeren Magnetfeldes in kernresonanzspektroskopischen Messungenamtl. AZ: 10 2015 115 996.1

Mikrofluidik-Plattformsystem mit Verstärkungs-substrate für die kombinierte Analyse mittels oberflächen-verstärkter Infrarot-Absorptions- (SEIRA), Raman-Streuung (SERS) und kohärenter anti- Stokes-Raman-Streuungsspektroskopie (SECARS)amtl. AZ: 10 2016 101 001.4

Ellipsometervorrichtung und Ellipsometrieverfahren zur Untersuchung einer Probe – Einzelschussellipsometeramtl. AZ: 10 2016 202 971.1

Gebrauchsmuster Utility PatentsMCC-IMS zur Atemluftdiagnostikamtl. AZ: 20 2007 010 129.5

MCC-IMS mit schnellschaltendem Ventilamtl. AZ: 20 2007 010 128.7

Probenröhrchen für Ausatemluftspeicherungamtl. AZ: 20 2007 010 130.9


Abschlussarbeiten Degree ThesesDirk DuddeAutomatisierte Identifikation der Leberzonierung anhand eines CCl4 Mausmodells mittels MALDI ImagingBachelorarbeit: Westfälische Hochschule, Elektrotechnik und Angewandte Naturwissenschaften

Kathrin NowakMolekularbiologische Charakterisierung MSC-stämmiger extrazellulärer Vesikel Masterarbeit: Ruhr-Universität Bochum, Chemie und Biochemie

Andrea OberhausCharakterisierung der Progression von Morbus Alzheimer im humanen HippocampusMasterarbeit: Ruhr-Universität Bochum, Chemie und Biochemie

Tommaso ParetiAn improved workflow for quantitative N-terminal charge-based fractional diagonal chromatography (ChaFRADIC) to study proteolytic events in Arabidopsis thalianaMasterarbeit: Universität Pavia, Italien, Naturwissenschaften und Pharmazie

Dennis RosinskiSynthesis of glycosylated amino acid building blocks for solid phase peptide synthesisMasterarbeit: Technische Universität Dortmund, Chemie

Dissertationen DissertationsFlorian Klaus BeckQuantitative Phosphorylierungsanalytik von humanen ThrombozytenTechnische Universität Dortmund, Bio- und Chemieingenieurwesen

Beate EyrichMassenspektrometrische Charakterisierung von Phosphorylierungsstellen in mitochondrialen Membranen und Membran-Protein- KomplexenTechnische Universität Dortmund, Bio- und Chemieingenieurwesen

Andreas GroisModulated (Ga, TM)N structures: Optics and MagnetismJohannes-Kepler-Universität Linz, Österreich, Technisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Hendradi HardhienataSecond harmonic generation in zincblende and diamond lattices, Optics and MagnetismJohannes-Kepler-Universität Linz, Österreich, Technisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Maciej NeumannEinfluss der Elektron-Loch-Wechselwirkung auf die dielektrische Funktion von ZnO, MgO und hexagonalem MgZnOTechnische Universität Berlin, Mathematik und Naturwissenschaften

Sonja RadauAnalyse des Proteinimports durch die äußere mitochondriale Membran von Saccharomyces cerevisiaeTechnische Universität Dortmund, Bio- und Chemieingenieurwesen

Jochen RäthelStrukturcharakterisierung Gold-induzierter Germanium- und Siliziumoberflächenrekonstruktionen mit Raman-SpektroskopieTechnische Universität Berlin, Mathematik und Naturwissenschaften

Absolventen Graduates


ISAS-Mitgliedschaften in Fachverbänden ISAS Memberships in Scientific Associations

Bioindustry e. V. Bochum

Der Innovationsstandort e. V.Dortmund

Deutsche Vereinte Gesellschaft für Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin e. V. (DGKL)Bonn

DGPF – Deutsche Gesellschaft für Proteomforschung e. V. c/o MPI für BiochemieMartinsried

GBM – Gesellschaft für Biochemie und Molekularbiologie e. V.Frankfurt am Main

GDCh Gesellschaft Deutscher Chemiker e. V.Frankfurt am Main

idw Informationsdienst Wissenschaft e. V. Bochum

IGAFA Initiativgemeinschaft Außeruniversitärer Forschungseinrichtungen in Adlershof e. V.Berlin

InChI Trust c/o FIZ CHEMIEBerlin

IVAM e. V., Fachverband für MikroelektronikDortmund

Leibniz-Gemeinschaft e. V.Berlin

MedEcon Ruhr e. V. im BioMedizinZentrum Ruhr (BMZ)Bochum

Optec-Berlin-Brandenburg (OpTecBB) e. V.Berlin

windo e. V., Arbeitsgemeinschaft der Wissenschaftsinstitutionen c/o TU DortmundDortmund

Wissenschaftsforum Ruhr e. V., Arbeitsgemeinschaft der Forschungsinstitute RuhrgebietEssen

Stipendien Scholarships

Dimitra GkogkouAristotle University of Thessaloniki, GriechenlandOktober 2013 bis September 2015

Humberto Jorge GonczarowskaUniversität Rio de Janeiro, Brasilien November 2013 bis November 2016

Prosper KanyongUniversity of the West of England (Cranfield University)Mai 2015 bis Mai 2016

Kristina LovrekUniversity of Zagreb, KroatienApril 2015 bis April 2018

Maximilian Cedric RiesTechnische Universität BerlinSeptember 2015 bis August 2017

Felix RösickeHumboldt-Universität zu BerlinNovember 2014 bis Oktober 2017

Taravat Saeb-GilaniTechnische Universität BerlinOktober 2014 bis Februar 2015

Gabriela SolanoUniversität Sao Paulo, BrasilienJuli 2015 bis Januar 2016

Svetlana SuchkovaSouthern Federal University Rostov-on-Don, RusslandJuni 2014 bis November 2015

Yanlong XingShangdong Normal University, ChinaMai 2015 bis August 2016


Das ISAS wird institutionell gefördert durch den Bund, das Land Nordrhein-Westfalen und das Land Berlin

Weitere Fördermittelgeber

Fördermittelgeber Sponsors

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Wissenschaften – ISAS – e. V.

T +49 (0)2 31.13 92-0

F +49 (0)2 31.13 92-120

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JAHRESBERICHT 2015 - ISAS...6 HIGHLIGHTS 2015 JAHRESBERICHT 2015 7 August Die Nachwuchsgruppe CARS-...

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