Doctoral Student in High-throughput Analysis of Protein-Protein Interactions

Die Nash Lab (Labor für Ingenieurwissenschaften synthetischer Systeme) ist gemeinsam mit dem Departement Chemie der Universität Basel und dem Departement Biosystemwissenschaften und Ingenieurwesen der ETH Zürich (in Basel) verbunden. Wir arbeiten an der Schnittstelle von Proteinengineering, molekularer Biophysik und synthetischer Biologie und entwickeln neue experimentelle und rechnergestützte Ansätze, um Proteine für nützliche biomedizinische und industrielle Anwendungen zu verstehen und zu konstruieren. Unsere Forschung kombiniert Hochdurchsatz-Screening, gerichtete Evolution und Einzelmolekül-biophysikalische Methoden und umfasst Projekte von grundlegender Proteinwissenschaft bis hin zu translationalen Anwendungen.

Projekt Hintergrund: Viele Proteine im menschlichen Körper erfahren Scherkräfte und andere Arten mechanischer Kräfte, und dies spielt eine zentrale Rolle in ihrer Aktivität. Dennoch fehlen uns noch Hochdurchsatztechniken, um zu messen, wie Proteine auf mechanische Kräfte reagieren. Dieses Projekt wird Hochdurchsatzmethoden entwickeln, die molekulare Oberflächendarstellungen und Deep Sequencing beinhalten, um das kraftabhängige Verhalten in Proteinsystemen zu untersuchen. Diese Datensätze werden wiederum verwendet, um Maschinenlernmodelle zu trainieren, die in der Lage sind, mechanische Verhaltensweisen von molekularen und zellulären Systemen vorherzusagen.

Als Machbarkeitsnachweis werden wir diese Plattform anwenden, um Wechselwirkungen zu untersuchen, die für die Blutgerinnung zentral sind, mit direkter Relevanz für die Von-Willebrand-Krankheit, eine häufige Blutungsstörung. Der Doktorand wird an der Schnittstelle von Proteinengineering, Einzelmolekül-Biophysik und Maschinenlernen arbeiten, in enger Zusammenarbeit mit einer Gruppe für computergestützte Biologie (Beerenwinkel) am D-BSSE. Das Projekt bietet praktische Schulungen über die gesamte Pipeline, vom Hochdurchsatz-Experimentdesign bis hin zur prädiktiven Modellierung, und die resultierenden Methoden und Datensätze sollen als offene Ressource für die breitere Forschungscommunity dienen.

Aufgaben:

• Ein quantitatives, hochdurchsatzfähiges Assay zur Messung der mechanischen Stabilität einer protein-protein Wechselwirkung, die für die Blutgerinnung relevant ist, etablieren und validieren
• Hochdurchsatz-Assay-Ergebnisse gegen AFM-Messungen kreuzvalidieren
• DNA-Variantenbibliotheken entwerfen und konstruieren und sie auf Hefe darstellen
• Nächste Generation DNA-Sequenzierung anwenden, um Phänotypen zu quantifizieren
• Rechnergestützte Pipelines entwickeln, um Sequenzierungsdaten in quantitative Fitnesswerte umzuwandeln
• Mit einer Gruppe für computergestützte Biologie am D-BSSE zusammenarbeiten, um Maschinenlernmodelle zu entwickeln und zu benchmarken
• Daten und Manuskripte für die Veröffentlichung vorbereiten und Ergebnisse bei Laborbesprechungen und Konferenzen präsentieren
• In das D-BSSE-Doktoratsprogramm in Basel einschreiben und die Anforderungen erfüllen
• Zur Lehre und praktischen Betreuung auf Bachelor-Niveau an der Universität Basel beitragen

Profil:

• Ein Master-Abschluss in Bioengineering, Chemieingenieurwesen, Biochemie, Molekularbiologie, Biophysik oder einem verwandten Bereich
• Ein starkes quantitatives Fundament und echtes Interesse an Proteinengineering, Mechanobiologie und/oder hochdurchsatzfähigen experimentellen Methoden
• Praktische Erfahrung mit molekularbiologischen und Proteinexpressions-Techniken; frühere Erfahrungen mit Hefedarstellung, gerichteter Evolution oder Einzelmolekül-Biophysik (z.B. AFM) sind von Vorteil, aber nicht erforderlich
• Komfort mit oder die Bereitschaft, rechnergestützte Analysen großer Sequenzierungsdatensätze (Python oder Ähnliches) zu erlernen; Erfahrung mit Maschinenlernen ist ein Plus
• Unabhängige, sorgfältige experimentelle Arbeit kombiniert mit der Fähigkeit zur Zusammenarbeit über zwei Forschungsgruppen und zwei Institutionen hinweg
• Bereitschaft, zur Lehre auf Bachelor-Niveau / Chemiepraktika beizutragen
• Fließende schriftliche und gesprochene Englischkenntnisse
• Berechtigung zur Einschreibung im D-BSSE-Doktoratsprogramm in Basel

Wir bieten:

• Eine Doktorandenstelle mit primärer Betreuung durch Prof. Michael Nash und Co-Betreuung durch Prof. Niko Beerenwinkel, die experimentelle und rechnergestützte Arbeiten kombiniert
• Einschreibung im D-BSSE-Doktoratsprogramm mit Zugang zu dessen Lehrveranstaltungen, Seminarreihen und interdisziplinärem Ausbildungsumfeld
• Ein gut ausgestattetes Labor an der Mattenstrasse 22, 4058 Basel mit etablierten Infrastrukturen für Proteinexpression, Hefedarstellung, AFM und Hochdurchsatz, plus Unterstützung durch erfahrenes wissenschaftliches und technisches Personal
• Enge Mentorschaft von einem PI mit nachgewiesener Erfolgsbilanz in Proteinengineering und Einzelmolekül-Biophysik sowie Zusammenarbeit mit einer führenden Gruppe für computergestützte Biologie
• Finanzierung zur Teilnahme an internationalen Konferenzen und zur Präsentation Ihrer Arbeit
• Ein internationales und interdisziplinäres Team von Doktoranden, Postdocs und Wissenschaftlern
• Einblick in laufende Projekte zur Technologietransfer
• Ein kollaboratives, interdisziplinäres Projekt, das molekulares Engineering, Mechanobiologie, Hochdurchsatz-Screening und Maschinenlernen umfasst, mit direkter Relevanz für die klinische Medizin
• Wettbewerbsfähiges Gehalt gemäß den Schweizer Doktorandengehältern

Wir schätzen Vielfalt und Nachhaltigkeit. Im Einklang mit unseren Werten fördert die ETH Zürich eine inklusive Kultur. Wir setzen uns für Chancengleichheit ein, schätzen Vielfalt und pflegen ein Arbeits- und Lernumfeld, in dem die Rechte und die Würde aller Mitarbeiter und Studierenden respektiert werden.