Neue Abteilung am HZB: „KI und Biomolekulare Strukturen“
Dr. Andrea Thorn baut seit 1. Juli 2025 am HZB die neue Abteilung „KI und Biomolekulare Strukturen“ auf. © Cromarte Rogers / Coronavirus Structural Task Force
Dr. Andrea Thorn baut seit 1. Juli 2025 am HZB die neue Abteilung „KI und Biomolekulare Strukturen“ auf. Die Biophysikerin bringt langjährige Expertise in KI-basierten Tools für die Strukturbiologie mit und freut sich auf die enge Zusammenarbeit mit dem Team für Makromolekulare Kristallographie an den MX-Beamlines von BESSY II.
Andrea Thorn promovierte im Arbeitskreis von George Sheldrick an der Universität Göttingen und forschte im Anschluss als Marie-Curie-Stipendiatin an dreidimensionalen Wechselwirkungen von großen Molekülen wie Proteinen und DNA und Wasser in Cambridge. Später wechselte sie nach Oxford und entwickelte an der Diamond Light Source die Software AUSPEX zur Analyse von Diffraktionsdaten. Bis vor kurzem leitete sie eine Gruppe im Hamburger Exzellenzcluster CUI (Centre for Ultrafast Imaging).
Während der Pandemie hat Thorn die „Coronavirus Structural Task Force“ aufgebaut, ein internationales Team, das neue Molekülstrukturen des Virus überprüft und Informationen zu solchen Strukturen aus der ganzen Welt kombiniert hat. So konnte die Gruppe nicht nur ein Bild der Molekularbiologie des Virus zeichnen, sondern zum Beispiel auch den Ablauf der Infektion genau darstellen und das akkurateste 3D Modell des Virus erstellen.
„Auf dieser Grundlage möchte ich am HZB eine Pipeline entwickeln, die uns das auch für andere Krankheiten, wie zum Beispiel Influenza, erlaubt. Wir könnten das, was wir mit 27 Spezialist:innen in zwei Jahren für Corona getan haben, teilweise automatisieren. So eine Pipeline würde uns nicht nur ein besseres Wirkstoffdesign am Rechner (in silico) erlauben, sondern könnte quasi ein ChatGPT für Moleküle werden, ein neuronales Netzwerk, das Informationen aus verschiedenen Quellen kombiniert und sinnvoll präsentiert“.
Thorn gilt als Expertin für den Einsatz von KI-basierten Analysetools für Messung und Qualitätssicherung dreidimensionaler Molekülstrukturen; ihre Gruppe entwickelt nicht nur Software, sondern arbeitet auch experimentell im Labor. Neben Viren und Kristallographie ist die Gruppe auch im Bereich Kryo-Elektronenmikroskopie, Unfallanalyse und Pilzbiologie aktiv.
In der neu gegründeten Abteilung wird das Team um Thorn Rechenmethoden weiterentwickeln, um Daten von BESSY II auszuwerten und mit anderen Informationen zu kombinieren. Dabei legt Thorn großen Wert darauf, die KI-erzielten Analyseergebnisse verstehbar und nachvollziehbar zu machen („explainable AI“). Die neue Abteilung „KI und Biomolekulare Strukturen“ gehört zum Bereich Photon Science und erweitert die Möglichkeiten der makromolekularen Kristallographie an BESSY II durch KI-basierte Methoden.
- Ein innerer Kompass für Meereslebewesen im PaläozänVor Jahrmillionen produzierten einige Meeresorganismen mysteriöse Magnetpartikel von ungewöhnlicher Größe, die heute als Fossilien in Sedimenten zu finden sind. Nun ist es einem internationalen Team gelungen, die magnetischen Domänen auf einem dieser „Riesenmagnetfossilien” mit einer raffinierten Methode an der Diamond-Röntgenquelle zu kartieren. Ihre Analyse zeigt, dass diese Partikel es den Organismen ermöglicht haben könnten, winzige Schwankungen sowohl in der Richtung als auch in der Intensität des Erdmagnetfelds wahrzunehmen. Dadurch konnten sie sich verorten und über den Ozean navigieren. Die neue Methode eignet sich auch, um zu testen, ob bestimmte Eisenoxidpartikel in Marsproben tatsächlich biogenen Ursprungs sind.
- Was vibrierende Moleküle über die Zellbiologie verratenMit Infrarot-Vibrationsspektroskopie an BESSY II lassen sich hochaufgelöste Karten von Molekülen in lebenden Zellen und Zellorganellen in ihrer natürlichen wässrigen Umgebung erstellen, zeigt eine neue Studie von einem Team aus HZB und Humboldt-Universität zu Berlin. Die Nano-IR-Spektroskopie mit SNOM an der IRIS-Beamline eignet sich, um winzige biologische Proben zu untersuchen und Infrarotbilder der Molekülschwingungen mit Nanometer-Auflösung zu erzeugen. Es ist sogar möglich, 3D-Informationen, also Infrarot-Tomogramme, aufzuzeichnen. Um das Verfahren zu testen, hat das Team Fibroblasten auf einer hochtransparenten SiC-Membran gezüchtet und in vivo untersucht. Die Methode ermöglicht neue Einblicke in die Zellbiologie.
- Prashanth Menezes erhält VAIBHAV-Stipendium der indischen RegierungDas indische Ministerium für Wissenschaft und Technologie hat die Empfängerinnen und Empfänger des Vaishvik Bhartiya Vaigyanik (VAIBHAV)-Stipendiums bekannt gegeben, einer Flaggschiff-Initiative zur Förderung der Zusammenarbeit zwischen der indischen Forschungs-Diaspora in den MINT-Fächern und führenden Forschungseinrichtungen in Indien. Zu den Preisträgern 2025 zählt Dr. Prashanth W. Menezes, der am HZB die Abteilung für Materialchemie für Katalyse leitet.