Die regulierte Expression von Genen bildet die Grundlage für nahezu jeden biologischen Prozess, von der Zelldifferenzierung und -entwicklung bis hin zum Ausbruch von Krankheiten wie Krebs. Der Großteil dieser Regulation findet auf der Ebene des Chromatins statt.
Die dieser Regulation zugrunde liegenden molekularen Mechanismen sind  komplex und werden durch eine Vielzahl regulatorischer Elemente bewerkstelligt, die gemeinsam und dynamisch die Struktur und Funktion des Chromatins steuern. Dazu gehören reversible postsynthetische Modifikationen an DNA, RNA und Chromatinproteinen, nichtkodierende RNA-Transkripte sowie weitreichende Chromatin-Wechselwirkungen.

Während die Entdeckung und Kartierung solcher Elemente immer einfacher wird, ist das Verständnis ihrer genauen mechanistischen Funktionen bei der Chromatinregulation noch unvollständig, da detaillierte strukturelle und funktionelle Untersuchungen der beteiligten Protein-Nukleinsäure-Komplexe in einer ungestörten zel­lu­lä­ren Umgebung durch einen Mangel an geeigneten Methoden behindert werden.
Unsere Gruppe konzentriert sich auf die Untersuchung solcher regulatorischer Elemente im Chromatin mittels chemisch-biologischer Ansätze. Wir entwickeln neuartige Strategien zur Umgestaltung und/oder Steuerung grundlegender molekularer Eigenschaften von Nukleinsäure-interagierenden Proteinen, um neue Einblicke in die Chromatinregulation zu ermöglichen. Dabei kombinieren wir chemische und biologische Methoden, darunter organische Synthese und biomolekulare Chemie, Erweiterung des genetischen Codes, gerichtete molekulare Evolution, Bildgebung und genomische Hochdurchsatzanalysen.
Ein aktueller Schwerpunkt des Labors ist die Rolle epigenetischer DNA-Modifikationen bei der Regulation der Bildung von Protein-DNA-Komplexen im Chromatin sowohl auf lokaler als auch auf systemweiter Ebene. Um diese Rollen zu untersuchen,
1.) entwickeln wir neue Klassen von Readerproteinen, die unkonventionelle Strategien zur Untersuchung von DNA-Modifikationen mittels In-vitro- und zellulärer Analysen ermöglichen. Darüber hinaus wenden wir Strategien der Proteomprofilierung und der gerichteten Evolution an, um die Selektivität natürlicher Chromatinproteine für bestimmte Konstellationen von DNA-Modifikationen auf Systemebene zu untersuchen.
2.) Ein zweiter Forschungsbereich ist die Ent­wick­lung neuartiger chemischer und optochemischer Werkzeuge, die eine präzise zeitliche und räumliche Steuerung der „Reader“, „Writer“ und „Eraser“ von DNA-Modifikationen in Zellen ermöglichen und somit die Aufschlüsselung der Reihenfolge und Kinetik nachgelagerter Ereignisse erlauben, die unter normalen und krankheitsbedingten Bedingungen zu veränderten Chromatinzuständen und Transkriptionsaktivitäten führen.