Eldorado - Repository of the TU Dortmund
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Recent Submissions
Does it matter?
(2025) Fröse, Stefan; Elsässer, Dominik; Delitzsch, Chris Malena
Trotz ihrer unbekannten Eigenschaften wird vermutet, dass Dunkle Materie das Universum, wie wir es heute kennen, geformt hat. In den letzten Jahrzehnten sind verschiedene Theorien entstanden, von denen die meisten eine Kopplung des dunklen Sektors an das Standardmodell zulassen. Kandidaten für Dunkle Materie, wie beispielsweise Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs), können zu Standardmodell-Teilchen annihilieren. Konsequent führt dies zur Produktion von Photonen, deren direkte Erzeugung sonst unterdrückt wäre. In Regionen mit hoher Dichte an Dunkler Materie, unter anderem Zwerggalaxien, wird eine erhebliche Rate an Gammastrahlen erwartet.
Diese Dissertation untersucht Gammasignale aus der Region von CBe dSph mit den MAGIC-Teleskopen sowohl in energetischer als auch in räumlicher Auflösung. Da die Teleskope ausgedehnte Luftschauer erfassen, die durch die Wechselwirkung der Gammastrahlen mit der Erdatmosphäre entstehen, wird der Hintergrund dieser Beobachtungen von einer hohen Rate an kosmischen Strahlen dominiert. Die Imperfektion der Methoden zur Trennung von Signal und Hintergrund erfordert die Konstruktion eines dreidimensionalen Hintergrundmodells für diese Analyse, was zur Entwicklung eines neuartigen Methode, der exclusion-rotation Methode, führt.
Frühere Studien basieren auf einer eindimensionalen Analyse (energetisch) von CBe dSph. Durch die Einbeziehung von zwei zusätzlichen Dimensionen in dieser Arbeit erfordert die Berechnung von Obergrenzen für den thermisch gemittelten Wirkungsquerschnitt der Dunkle-Materie-Modelle eine robuste und effiziente Berechnung statistischer Tests. Asimov-Datensätze werden in diesem Kontext erstmals im Rahmen einer Suche nach Dunkler Materie mit den MAGIC-Teleskopen eingeführt und angewendet. Diese Datensätze ermöglichen die Approximation der Teststatistik und erlauben erstmals die Konstruktion von Obergrenzen für den Stärkeparameter des Dunkle-Materie-Modells mit der CL_"s" -Methode. Die Implementierung dieser neuartigen Methoden wird über das Open-Source-Python-Paket TITRATE zur Verfügung gestellt.
Es konnte kein Hinweis auf ein von Dunkler Materie induziertes Signal für Annihilationen zu b b┴‾, W^+ W^-, μ^+ μ^- und τ^+ τ^- sowie für Dunkle-Materie-Massen m_χ zwischen 0.17 TeV und 100 TeV in CBe dSph gefunden werden. Die Obergrenzen für den thermisch gemittelten Wirkungsquerschnitt, berechnet mit den Asimov-Datensätzen in einer und drei Dimensionen, werden mit der klassischen Konstruktion nach Wilks’ Theorem verglichen. Die dreidimensionale Asimov-CL_"s" -Sensitivität übertrifft frühere Studien der MAGIC-Kollaboration zu CBe dSph, wenn die Ergebnisse auf die von MAGIC angenommene Dunkle-Materie-Dichte skaliert werden, mit Ausnahme der Annihilation zu μ^+ μ^- und τ^+ τ^- oberhalb von m_χ>8"TeV" und m_χ>13"TeV" .
Structural basis for specific inhibition of the mitochondrial deubiquitinase USP30 revealed by chimeric protein engineering
(2025) Kazi, Nafizul Haque; Gersch, Malte; Waldmann, Herbert
The mitochondrial deubiquitinase USP30 is a key antagonistic regulator of mitophagy. The
potential of USP30 inhibition as a therapeutic strategy for Parkinson’s disease is currently being explored in clinical trials. However, the molecular basis for specific inhibition of USP30 by small molecules has remained elusive because of the limited crystallizability of USP30. This dissertation reports the crystal structure of human USP30 in complex with a specific inhibitor, enabled by chimeric protein engineering. The thesis uncovers a unique mode of deubiquitinase inhibition in which the inhibitor extends into a cryptic pocket facilitated by a compound-induced conformation of the USP30 switching loop. The thesis underscores the potential of exploring induced pockets and conformational dynamics to obtain specific deubiquitinase inhibitors and identifies underlying USP30-specific residues. More broadly, the obtained structure helped to delineate a conceptual framework for specific USP deubiquitinase inhibition based on a common ligandability hotspot in the Leu73-Ubiquitin binding site and on diverse compound extensions. Collectively, this dissertation establishes a generalizable chimeric protein engineering strategy to aid deubiquitinase crystallization and enables structure-based drug design with relevance to neurodegeneration.
Nonlinearities in macroeconomic tail risk through the lens of big data quantile regressions
(2023-12-26) Prüser, Jan; Huber, Florian
Modeling and predicting extreme movements in GDP is notoriously difficult, and the selection of appropriate covariates and/or possible forms of nonlinearities are key in obtaining precise forecasts. In this paper, our focus is on using large datasets in quantile regression models to forecast the conditional distribution of US GDP growth. To capture possible nonlinearities, we include several nonlinear specifications. The resulting models will be huge dimensional, and we thus rely on a set of shrinkage priors. Since Markov chain Monte Carlo estimation becomes slow in these dimensions, we rely on fast variational Bayes approximations to the posterior distribution of the coefficients and the latent states. We find that our proposed set of models produces precise forecasts. These gains are especially pronounced in the tails. Using Gaussian processes to approximate the nonlinear component of the model further improves the good performance, in particular in the right tail.
Pyridinium‐derived mesoionic N‐heterocyclic olefins (py‑mNHOs)
(2023-12-28) Sun, Qiu; Eitzinger, Andreas; Esken, Robin; Antoni, Patrick W.; Mayer, Robert J.; Ofial, Armin R.; Hansmann, Max M.
Mesoionic polarization allows access to electron-rich olefins that have found application as organocatalysts, ligands, or nucleophiles. Herein, we report the synthesis and characterization of a series of 3-methylpyridinium-derived mesoionic olefins (py-mNHOs). We used a DFT-supported design concept, which showed that the introduction of aryl groups in the 1-, 2-, 4-, and 6-positions of the heterocyclic core allowed the kinetic stabilization of the novel mesoionic compounds. Tolman electronic parameters indicate that py-mNHOs are remarkably strong σ-donor ligands toward transition metals and main group Lewis acids. Additionally, they are among the strongest nucleophiles on the Mayr reactivity scale. In reactions of py-mNHOs with electron-poor π-systems, a gradual transition from the formation of zwitterionic adducts via stepwise to concerted 1,3-dipolar cycloadditions was observed experimentally and analyzed by quantum-chemical calculations.
Structural control of highly efficient thermally activated delayed fluorescence in carbene zinc(II) dithiolates
(2023-12-08) Mitra, Mousree; Mrózek, Ondřej; Putscher, Markus; Guhl, Jasper; Hupp, Benjamin; Belyaev, Andrey; Marian, Christel M.; Steffen, Andreas
Luminescent metal complexes based on earth abundant elements are a valuable target to substitute 4d/5d transition metal complexes as triplet emitters in advanced photonic applications. Whereas CuI complexes have been thoroughly investigated in the last two decades for this purpose, no structure-property-relationships for efficient luminescence involving triplet excited states from ZnII complexes are established. Herein, we report on the design of monomeric carbene zinc(II) dithiolates (CZT) featuring a donor-acceptor-motif that leads to highly efficient thermally activated delayed fluorescence (TADF) with for ZnII compounds unprecedented radiative rate constants kTADF=1.2×106 s−1 at 297 K. Our high-level DFT/MRCI calculations revealed that the relative orientation of the ligands involved in the ligand-to-ligand charge transfer (1/3LLCT) states is paramount to control the TADF process. Specifically, a dihedral angle of 36–40° leads to very efficient reverse intersystem-crossing (rISC) on the order of 109 s−1 due to spin-orbit coupling (SOC) mediated by the sulfur atoms in combination with a small ΔES1-T1 of ca. 56 meV.