Cathleen studierte Chemie an der TU Dresden und der UC Berkeley. Sie promovierte anschließend in Biochemie/Biophysik am MPI für medizinische Forschung in Heidelberg. Als Postdoktorandin wechselte Cathleen 2015 an die ETH Zürich und leitete dort seit Ende 2018 eine unabhängige Nachwuchsgruppe. Im Mai 2020 wurde sie auf die Professur für Proteinchemie der TUM berufen.

Ihre Leidenschaft für Enzyme begleitet Cathleen bereits seit der Diplomarbeit. Sie ist fasziniert von den biomolekularen Strukturen und Mechanismen, die solch effiziente und selektive Katalyse in Proteinen ermöglichen. Diese Prinzipien will sie nun auf das Design und die Evolution von künstlichen Enzymen übertragen. Die Lehre und Betreuung von Studierenden und Promovierenden liegen Cathleen sehr am Herzen. Ihre Freizeit verbringt sie am liebsten beim Wandern oder Skifahren in den Bergen.