Anzeige
“Despite the enormous amount of study directed at diabetes, there’s really very little understanding of the collective mechanisms that govern or regulate insulin secretion,” said project director Aaron Dinner, Associate Professor in Chemistry.
A second goal: to control cell behavior and function more generally, which may ultimately culminate in other applications, including the bioremediation of environmental problems. Collaborating with Dinner on the project are Louis Philipson, PhD’82, MD ’86, Professor in Medicine and Director of the University of Chicago Kovler Diabetes Center; and chemistry professors Rustem Ismagilov and Norbert Scherer, SB’82.
The four scientists share an interest in the collective behavior of cells that emerges from a complex ensemble of atoms and molecules working in concert at different scales of time and space. “In a living system you have this hierarchy of coupled time and length scales,” Dinner said. “How is it that all of these different dynamics at one time and length scale get coupled to dynamics at another scale?”
The collaborators have worked together previously in various pairs. “It seemed natural to put those different pair-wise interactions together,” Dinner said.
Philipson and Scherer, for example, worked together to pioneer a microscopy method for imaging activity inside beta cells that led up to insulin secretion under different conditions. Ismagilov and Philipson collaborated on a means of efficiently measuring and analyzing beta-cell secretions. And Dinner and Scherer have analyzed the dynamics of an oddly behaving RNA molecule.
Non-intuitive molecular behavior
Dinner and Scherer’s study revealed some non-intuitive, hidden dynamics. They experimented with the molecule in solution, expecting it to move slowly, somewhat like a person walking around in a swimming pool. But after changing the chemical solution they found that the molecule behaved in a non-intuitive way.
“It was as though something was driving it,” Dinner said.
The chemical pulses they had introduced into the molecule’s watery environment were the driving force of the dynamic oscillations they observed. In their next step, they applied the process to a bacterium, coupling cycles inside the cell that would ordinarily operate on different time scales. The scientists then analyzed the bacterium’s response to the chemical pulses for insights into its internal properties.
The similar use of optical, magnetic and spectroscopic techniques is a standard means of probing molecular dynamics. Based on their RNA research, Scherer and Dinner realized that a chemical version of the technique might provide a whole new way of studying cellular dynamics. They call their new technique “chemical perturbation spectroscopy.”
“We measure everything at a single-cell level so we can quantify in detail what each single cell is doing as it evolves through multiple generations,” Scherer said. “These studies are allowing us to lay the groundwork for how to measure perturbations that we apply to cells, and how to do the analysis. Essentially, none of this has been done before, so we have to invent the approach.”
Once the details are worked out, Scherer said, “We expect to be able to target certain cell functions and, let’s say, increase insulin output from the beta cells.”
Steve Koppes | Quelle: Newswise Science News
Weitere Informationen: www.uchicago.edu
Weitere Berichte zu: bacterium > beta cells > beta-cell secretions > chemical perturbation spectroscopy > Dinner > Dynamic > dynamic oscillations > insulin secretion > Molecular Target > RNA > RNA molecule > RNA research > spectroscopic technique > synthetic biology > technique
Ocean warming causes elephant seals to dive deeper
09.02.2012 | Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung
How the zebra got its stripes
09.02.2012 | The Company of Biologists
Erstmals gezeigt, dass Atomkerne transparent werden
Einem Team von DESY-Wissenschaftlern um Dr. Ralf Röhlsberger gelang es an der hochbrillanten Synchrotronlichtquelle PETRA III, Atomkerne mit Hilfe von Röntgenlicht transparent zu machen. Sie entdeckten dabei gleichzeitig ein neues Prinzip, um einen optisch gesteuerten Schalter für Licht herzustellen, also Licht mit Licht zu beeinflussen, ein wichtiger Baustein auf dem ...
Wissenschaftler beobachten, wie Oxytocin zentrale Schaltstellen im Gehirn erreicht und das Verhalten beeinflusst
Kuschelhormon, Treuehormon, Angstlöser – häufig gebrauchte Schlagwörter für das Neuropeptid Oxytocin, das sich in den letzten Jahren als ein Stoff erwiesen hat, der unser Verhalten in zentralen Regionen des Gehirns positiv beeinflussen kann. Was jedoch bisher völlig unklar war: Wie gelangt dieser Botenstoff aus dem Hypothalamus in die Hirnbereiche, die ...
Ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Silber-Nanopartikeln speichert Informationen kostengünstig und umweltverträglich.
Entstanden ist das organische System in fächer- und länderübergreifender Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des DFG-Centers for Functional Nanostructures (CFN) am KIT und des Institute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan. Der DNA-Datenspeicher eignet sich unter anderem für biotechnische Anwendungen, etwa als Bauteil in Biosensoren.
Das System ...
Bildveröffentlichung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO haben das bislang detailreichste Infrarotbild der Sternkinderstube des Carinanebels aufgenommen. Es zeigt vor dem spektakulären Hintergrund einer himmlischen Landschaft auf Gas, Staub und jungen Sterne zahlreiche nie gesehene Details und zählt zu den atemberaubendsten VLT-Bildern überhaupt.
Im Herzen der südlichen Milchstraße, im Sternbild Carina (Der Schiffskiel, [1]), befindet sich in einer Entfernung von etwa 7500 Lichtjahren die Sternkinderstube des Carinanebels. Diese ausgedehnte Wolke aus leuchtendem Gas und Staub ist von der Erde aus gesehen eine der nächstgelegenen Geburtsstätten massereicher Sterne.
Der Nebel beinhaltet einige der hellsten und ...
Auf der embedded world identifizieren Wissenschaftler der Fraunhofer ESK Lücken im Funkspektrum, um diese für zusätzliche Übertragungen zu nutzen.
Der in Halle 5, Stand 5-228, vorgestellte Prototyp zeigt das Funkspektrum in einem 3D-Spektrogramm, markiert die prognostizierten Lücken und prüft deren Eintreffen. Diese Methode, Cognitive Radio, verbessert die Übertragungsqualität in einem bereits vollen Funkspektrum ohne aufwändiges, statisches Koexistenzmanagement. Ziel ist eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Funk für die Automatisierung.
...
Anzeige
Anzeige

Kaltwasserkorallen als Anpassungskünstler?
09.02.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz
Wandel der Hochschulbildung in Deutschland und Professionalisierung
09.02.2012 | Studien Analysen
Ocean warming causes elephant seals to dive deeper
09.02.2012 | Biowissenschaften Chemie
7. Mannheimer Arbeitsrechtstag am 14. März mit Experten aus Theorie und Praxis
09.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
International Forum on Terahertz Spectroscopy and Imaging
09.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Teams aus neun Ländern treffen sich an der Leibniz Universität zum 6th Hanover PreMoot
09.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten