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Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin

AG Thorn

Über die AG Thorn

Die Strukturen von Proteinen und DNS/RNS bilden die Grundlage der modernen Biochemie und Molekularbiologie. Allerdings können diese Strukturen nicht direkt gemessen werden, sondern die Bilddaten (typischerweise aus Röntgenkristallographie oder Kryo-Elektronenmikroskopie) müssen mit einem Strukturmodell ermittelt werden, das auf unserem grundlegenden Verständnis von Experiment und Spezimen beruht. Dieses Verständnis ist die treibende Kraft hinter allen Projekten in der Forschungsgruppe Thorn. Jede Verbesserung bedeutet, dass neue, anspruchsvollere Strukturen gelöst und schwierigere Fragen damit beantwortet werden können. Zudem können mit besseren Modellen bereits vorhandene Messdaten (2019: über 100 000 in der Proteindatenbank PDB) besser interpretiert werden. Unsere Forschung basiert vorallem auf praktischen Experimenten und theoretischen Betrachtungen, und wir implementieren sie in neuen Algorithmen selbst. Darüberhinaus ermöglichen wir als Spezialisten, oft in Kollaboration, die Lösung besonders schwieriger Strukturen.

Kristallographie: Bessere Modelle und Daten

In der Röntgenkristallographie wird der Unterschied zwischen der physischer Realität und Strukturmodell als schlecht zu interpretierende Elektronendichte und durch hohe R-Werten offensichtlich. Diese Diskrepanz macht es oft unmöglich, komplexe Strukturen, wie zum Beispiel Membranproteine, für die oft ohnehin nur niedrig aufgelöste Daten vorhanden sind, zu lösen. Die heutigen Strukturmodelle führen zu verrauschter Elektronendichte, die schwierig oder sogar gar nicht interpretiert werden kann. Probleme bei der Messung und Verarbeitung der Röntgendaten erschweren die Strukturlösung zusätzlich; hier ist die größte Hürde eine zuverlässige Analyse der Datenqualität und die Vermeidung von Fehlern. Solche Strukturen sind nicht nur oft fehlerhaft oder beantworten nicht die wissenschaftliche Frage, sie beeinflussen auch Downstream-Methoden wie strukturbasiertes Wirkstoffdesign und Molekulardynamikberechnungen negativ, die auf den Strukturdaten beruhen. Wir wollen sowohl herausfinden, was kristallografischen Strukturmodellen fehlt als auch kristallografische Daten mit unserer Diagnose-Software AUSPEX (www.auspex.de) verbessern, damit mehr und schwierigere Strukturen bestimmt werden können - und bestehende verbesssert werden. Zu diesem Zweck kollaborieren wir mit Forschern an den Synchrotrons DLS (Oxfordshire, UK), BESSY (Berlin), ESRF (Grenoble, France), dem ESS (Lund, Sweden) und dem EuXFEL (Hamburg).

Neue Modellierungsmethoden für Cryo-EM

In Kyroelektronenmikroskope wurden hochaufgelöste Daten erst kürzlich messbar (was unter Anderem im Nobelpreis 2017 resultierte). Da Kyro-EM-Daten grundsätzlich einen höheren Informationsgehalt haben als Röntgendaten der gleichen Auflösung, sollten die resultierenden Dichtekarten prinzipiell besser sein. Aber Kryo-EM-Dichte wird zur Zeit vorallem mit Software modelliert, die ursprünglich für kristallographische Strukturlösung entwickelt wurde, auch dann, wenn die zugrundelegenden Annahmen nicht berechtigt sind. Dieser Umstand beschränkt die Antworten, die wir aus diesen neuen hochaufgelösten Kryo-EM-Daten gewinnen können. In der Forschungsgruppe Thorn entwickeln wir neue Modellierungswerkzeuge, die auf der Natur der Kryo-EM Methode basieren - so wie das neuronale Netzwerk Haruspex, das in Kryo-EM-Dichte Proteine und Nukleinsäuren erkennt.

Dr. Thorn's Arbeitsgruppe ist Teil derForschungsgruppe Schindelin.

18 - 23 Aug 2019

At the European Crystallographic Meeting in Vienna, we will present our new software Haruspex for secondary structure prediction in Cryo-EM. AUSPEX will be demonstrated in the ECM Software Fayre and we will give an additional talk on"It’s just like planning a dinner...” - Women in Crystallographic Computing' and co-organize the European Crystallographic Computing Forum (ECM Satellite Meeting).

 


12 Aug 2019

We are looking for a doctoral candidate for a challenging and rewarding project improving how we model X-ray structures in general. Deadline 8 Sep 2019. PhD job offer (pdf-download)


24 July 2019

We are looking for a post-doctoral researcher! Uncover pitfalls in the measurement of modern XFEL, neutron and conventional X-ray data. Develop new diagnostics using statistical tools and machine learning. Deadline 8 Sep 2019 More details


9 July 2019

AUSPEX poster shown at the Royal Society: AUSPEX was selected as one of the affiliated research projects to be presented at the 40th anniversary of the English software initiative CCP4.


8 July 2019

The German Federal Ministry for Research and Education (BMBF) agreed to fund the project „New Diagnostics for Macromolecular Structure Determination at Large Facilities: AUSPEX”. Press release

Mostosi, P., Schindelin, H., Kollmannsberger, P., Thorn*, A. (2019) Automated interpretation of Cryo-EM density maps with convolutional neural networks. www.biorxiv.org/content/10.1101/644476v1 DOI: 10.1101/644476 [preprint]


Thorn, A., Parkhurst, J.M., Emsley, P., Nicholls, R., Evans, G., Vollmar, M., Murshudov, G.N. (2017) AUSPEX: a graphical tool for X-ray diffraction data analysis, Acta Cryst D73 729-737.


Parkhurst, J.M., Thorn, A., Vollmar, M., Winter, G., Waterman, D.G., Fuentes-Montero, L., Gildea, R.J., Murshudov G.N., Evans, G. (2017) Background modelling of diffraction data in the presence of ice-rings, IUCrJ 4, 626-638.


Thorn, A. (2017) Experimental Phasing: Substructure Solution and Density Modification as Implemented in SHELX, in Protein Crystallography, Methods in Molecular Biology (series), 357-376 co-editors A. Wlodawer, Z. Dauter, and M. Jaskolski, Springer. [invited book chapter]


Knott, G.J, Panjikar, S., Thorn, A., Fox, A.H., Conte, M.R., Lee, M., Bond, C.S. (2016) A crystallographic study of human NONO (p54nrb): Overcoming pathological problems with purification, data collection and non-crystallographic symmetry, Acta Cryst. D72, 761-769


Deigan Warner, K.D., Chen, M.C., Song, W., Strack R.L., Thorn, A., Jaffrey S.R., Ferré-D’Amaré, A.R. (2014) Structural basis for activity of highly efficient RNA mimics of green fluorescent protein , Nature Structural & Molecular Biology 21, 658–663


Thorn, A., Sheldrick G.M. (2013) Extending Molecular Replacement Solutions with SHELXE , Acta Cryst. D. 69, 2251-2256


Cooper, R.I., Thorn, A., Watkin D.J. (2012) CRYSTALS enhancements: asymmetric restraints, J. Appl. Cryst. 45, 1057-1060


Thorn, A., Steinfeld, R., Ziegenbein, M., Grapp, M., Hsiao, H.H., Urlaub, H., Sheldrick, G.M., Gärtner, J., Krätzner, R. (2012) Structure and activity of the only human RNase T2, Nucleic Acids Res. 40, 8733-8742


Thorn, A., Dittrich, B., Sheldrick, G.M. (2012) Enhanced rigid-bond restraints, Acta Cryst. A68, 448-451


Thorn, A., Sheldrick, G.M. (2011) ANODE: ANOmalous and heavy-atom DEnsity calculation, J. Appl. Cryst. 44, 1285-1287


Tavcar, G., Sen, S.S., Azhakar, R., Thorn, A., Roesky, H.W. (2010) Facile syntheses of silylene nickel carbonyl complexes from Lewis base stabilized chlorosilylenes Inorg Chem. 49, 10199-10202


Vouffo, B., Dongo, E., Facey, P., Thorn, A., Sheldrick, G. M., Maier, A., Fiebig, H.H., Laatsch, H. (2010) Antiarol cinnamate and Africanoside, a cinnamoyl triterpene and a hydroperoxy-cardenolide from the stem bark of Antiaris africana, Planta Med. 76, 1717-1723


Fischer, A., Stern, D., Thorn, A., Abraham, S., Stalke, D., Klingebiel, U. (2010) From the Lithium-2-anilide-2-fluoro-1,3-diaza-2-sila-cyclopentene-GaCl3 Adduct to 1,4,6-Triaza-5-gallium-7-sila-cyclo-3-heptene - Experimental and Quantum-chemical Results Z. Anorg. Allg. Chem. 636 (2010), 1527-1532


Vollmar, D., Thorn, A., Schuberth, I., Grond, S. (2009) A comprehensive view on 4-methyl-2-quinazolinamine, a new microbial alkaloid from Streptomyces of TCM plant origin, J. Antibiot. 62, 439-444


Thorn, A., Egerer-Sieber, C., Jäger, C.M., Herl, V., Müller-Uri, F., Kreis, W., Muller Y.A. (2008) The crystal structure of 5β-Progesterone Reductase from Digitalis Lanata defines of a novel subfamily of short-chain dehydrogenases/reductases, J. Biol. Chem. 283, 17260-17269


Tampier, S., Müller, R., Thorn, A., Hübner, E., Burzlaff, N. (2008) Synthesis, Structure and Reactivity of Ruthenium Carboxylato and 2-Oxocarboxylato Complexes bearing the Bis(3,5-dimethylpyrazol-1-yl)acetato Ligand, Inorg Chem. 47 , 9624-9641

 

Dr. Andrea Thorn

Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin
Universität Würzburg
Josef-Schneider-Str. 2
97080 Würzburg
Deutschland
Gebäude: Haus D15
Raum: 00.042
Telefon: +49 931 31-83677

Current position

Junior group leader in the lab of Prof. Hermann Schindelin at the Rudolf Virchow Center of  University of Würzburg (since 2019)

Research Experience

2017-2019

Postdoctoral researcher in the research group of Prof. Hermann Schindelin, University of Würzburg, Germany

2016-2017

Postdoctoral researcher, University of Hamburg, Germany

2016

Senior Research Scientist, Diamond Lightsource, Oxford, UK

2013-2016

Investigator Scientist, MRC Laboratory of Molecular Biology, Cambridge, UK

2013

Post-doctoral research associate, University of Cambridge, UK

2011-2012

Postdoctoral researcher, Georg-August University Goettingen, Germany

Education

2008-2011

Dr. rer. nat, Georg-August University Goettingen, Germany (supervisor: Prof. George M. Sheldrick)

Fellowships, Awards and External Funding

  • BMBF „Erforschung der Materie an Großgeräten“ (2019)
  • DFG Sachbeihilfe (2019)
  • Rising Star Award, Asian Crystallographic Association (2013)
  • Marie-Curie IEF Fellowship (2013)

Selected activities

  • Vice president Computing Interest Group of the European Crystallographic Association (since 2018)
  • Member  of the IUCr Computing Commission (since 2017)
  • Scientific program director for the European Crystallographic Computing Forum 2018, Spain
  • Scientific program director for the European Computing School in Germany 2016 and in Croatia 2015
  • Council Member of the British Crystallographic Association (2013-2016)
  • Secretary Computing Interest Group of the European Crystallographic Association (2013-2018)

Mitglied in der - Graduate School of Life Sciences

Dr. Thorn hält jedes Jahr Vorträge in verschiedenen internationalen Kursen::

  • SeaCoast workshop (South East Asia) (January)
  • RapiData at Stanford Synchrotron Radiation Lightsource, US (April)
  • Cold Spring Harbor Course "Diffraction Methods", US (October)
  • Diamond-CCP4 Data Collection and Structure Solution Workshop in Oxfordshire, UK (December)
  • International CCP4 courses (varying dates and places)