Biowissenschaften Chemie

Die Vererbung des Pflanzen-Mikrobioms über den Samen. Was definiert uns und andere Lebewesen stärker: die Gene oder die Umwelt? Erst kürzlich konnten Forschende experimentell nachweisen, dass über den Samen nicht nur genetische Merkmale, sondern auch Mikroorganismen von einer Pflanzengeneration zur nächsten vererbt werden. Im soeben im Open Access in der Zeitschrift „Trends in Microbiology“ erschienenen Artikel untersuchen Forschende den Prozess der mikrobiellen Vererbung über den Samen genauer und identifiziert Faktoren, die den Aufbau des Mikrobioms der Pflanze maßgeblich beeinflussen. Mit…

Würmer ermöglichen uns neue Einsichten in Evolution und Vielfalt des TGF-ß Signalwegs. Der TGF-ß-Signalweg ist für viele Zellfunktionen in Organismen von zentraler Bedeutung. Zudem spielt er eine Rolle bei Erkrankungen des Immunsystems und bei Krebs. Forschende des MPINB sowie des MPI für Biologie verglichen diesen zellulären Signalweg zwischen Fadenwurmarten, die ihnen als Modellorganismen dienen. Sie entdeckten eine unbekannte genetische Vielfalt, die sich auf Form und Verhalten der Tiere auswirkt. Dieser frische Blick auf die TGF-ß-Maschinerie ist wichtig, um Evolution, Anpassungsfähigkeit…

Grundlagenforscher:innen der Universität Leipzig haben ein Rätsel in der Evolution von bakteriellen Enzymen gelöst. Durch die Rekonstruktion eines Kandidaten für eine spezielle RNA-Polymerase, wie sie vor etwa 2 Milliarden Jahren existierte, konnten sie eine bislang rätselhafte Eigenschaft der entsprechenden modernen Enzyme erklären. Im Unterschied zu ihren Vorfahren arbeiten sie nicht kontinuierlich und sind dadurch deutlich effektiver – Arbeitspausen als evolutionärer Fortschritt. Die Rekonstruktion des Proteins aus der Vorzeit ist erst durch eine fachübergreifende Zusammenarbeit zwischen molekularer Biochemie und Bioinformatik gelungen….

Dank im Labor hergestellter menschlicher Mini-Netzhäute konnten Forschende komplexe Veränderungen der Netzhaut beobachten, wie sie bei der Makula-Degeneration auftreten. Dadurch entdeckten sie die sogenannte Zell-Extrusion als neuen potentiellen Mechanismus für neurodegenerative Erkrankungen der Netzhaut. Sehzellen in der menschlichen Netzhaut sterben bei einigen Erkrankungen möglicherweise nicht einfach ab, sondern werden zuvor mechanisch aus dem Gewebe befördert. Das fanden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) und vom Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) an der TU Dresden jetzt…

Therapeutika präziser testen, Tierversuche vermeiden. Um Tierversuche zu vermeiden und Therapeutika noch präziser testen zu können, greift die Pharmaindustrie zunehmend auf menschliche Immunzellen zurück. Deren Verfügbarkeit war bisher jedoch begrenzt. Fraunhofer-Forschenden ist es gelungen, die Herstellung von maßgeschneiderten Immunzellen vom Labormaßstab auf die industrielle Fertigung zu übertragen. Ob für neue Krebstherapien oder die Entwicklung und Prüfung neuer Medikamente – in der modernen Medizin spielen humane Immunzellen und Immunzellpräparate eine immer größere Rolle. Um sie für die Gesundheitsforschung zu gewinnen, war…

Optischer Mikroringsensor zur quantitativen Bestimmung von Elektrolyten. Elektrolyte sind entscheidend für den Wasserhaushalt und die Flüssigkeitsverteilung im menschlichen Organismus. Da sich die geladenen, im Blut gelösten Teilchen in ihrem komplexen Gleichgewicht gegenseitig beeinflussen, wird bei jedem Verdacht auf eine Störung die Konzentration verschiedener dieser Mikromineralien bestimmt. Im Projekt optION haben sich Forschende des Fraunhofer HHI mit Partnern aus unterschiedlichen Disziplinen zusammengeschlossen, um ein Gerätekonzept zu entwickeln, das die für die Analyse benötigte Blutmenge mit Hilfe einer photonischen Sensorlösung deutlich reduziert…

Statt CO2 in die Atmosphäre zu entlassen, wo es den Klimawandel weiter antreibt, kann es auch als Rohstoff dienen: Etwa für industriell benötigte Substanzen wie Ameisensäure oder Methanol. Auf Laborebene wurde die Umsetzung von CO2 bereits eingehend untersucht, Nanodiamanten dienten dabei als umweltfreundlicher Photokatalysator. Gemeinsam mit Partnern überführen Forschende des Fraunhofer-Instituts für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM diese Reaktion nun in einen kontinuierlichen Prozess – und bringen das Verfahren damit einen großen Schritt weiter in Richtung Anwendung. CO2 ist ein »Klimakiller«…

Forschungsgruppen aus Mainz und Kyushu etablieren eine neue Strategie für die Erzeugung besonders energiereicher UV-Strahlung. Viele photochemische Prozesse müssen auf UV-Strahlung zurückgreifen, die durch ineffiziente und umweltbedenkliche Lichtquellen bereitgestellt wird. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Dr. Christoph Kerzig von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und Prof. Dr. Nobuhiro Yanai von der Universität Kyushu hat nun das erste molekulare System für die Umwandlung von blauem Licht in energiereiche UV-Strahlung mit Wellenlängen unterhalb von 315 Nanometer entwickelt. Diese Photonen…

… tief im Gehirn bei sich frei verhaltenden Mäusen. Wie finden wir heraus, was in Nervenzellen tief im Gehirn vor sich geht, während ein Tier aktiv ist? Forschende des MPINB haben ein Miniatur-Mikroskop entwickelt, das Mäuse auf dem Kopf tragen können, während sie sich uneingeschränkt bewegen. Das nur 2 Gramm schwere ferngesteuerte Mikroskop kann die neuronale Aktivität in allen Schichten der Großhirnrinde messen, selbst in tiefliegenden, ohne dass das Tier während der Versuche gestört wird. Anders als alle vergleichbaren Modelle…

Genetisch veränderte und ungefährliche Masernimpfviren gelten als vielversprechende Plattform für Forschung und Entwicklung von Vektor-Impfstoffen und onkolytische Masernviren. Die biotechnologische Herstellung dieser Viren ist schwierig, weil nur durch das genau abgestimmte Zusammenspiel der dafür erforderlichen Komponenten sich selbst vermehrende Viruspartikel entstehen. Einem Forscherteam des Paul-Ehrlich-Instituts ist es gelungen, ein Zwei-Komponenten-System zu entwickeln, mit dem alle benötigten Bestandteile in den erforderlichen Mengenverhältnissen zur Verfügung gestellt werden. Über die Ergebnisse berichtet das Journal of General Virology in seiner Ausgabe vom 28.11.2022. Der…

Erkenntnisse zu neu entdeckter Proteinverbindung verbessern Chance auf personalisierte Krebstherapien. Forschende der Cell Biology Unit der Universitätsmedizin Mainz haben eine weitere Ursache für das sogenannte papilläre Schilddrüsenkarzinom (PTC) identifiziert: eine bislang unbekannte Kombination zweier Proteine, die das Tumorwachstum in der Schilddrüse fördert. Diese neu entdeckte Verbindung entsteht durch genetische Veränderungen körpereigener Zellen. Den Mainzer Wissenschaftler:innen gelang es, die krebsfördernde Funktion dieser Proteinfusion mit bereits bekannten onkologischen Wirkstoffen zu hemmen. Aus dieser Erkenntnis lassen sich personalisierte Therapieansätze für Menschen entwickeln, die…

Nimmt man zu, wachsen die Fettzellen mit. Bei starkem Übergewicht sind die Zellen meist stark vergrößert. Forschende der Technischen Universität München (TUM) konnten nun zeigen, wie vergrößerte Fettzellen Stoffwechselerkrankungen verursachen können. Zudem haben sie Untersuchungsmethoden entwickelt, um die Fettzellgröße des Menschen nicht-invasiv zu bestimmen. Ursachen für starkes Übergewicht können eine genetische Veranlagung, ein ungesundes Essverhalten, Bewegungsmangel, ein langsamer Stoffwechsel, psychische Erkrankungen oder die Einnahme von bestimmten Medikamenten sein. Menschen mit Adipositas leiden oft nicht nur unter Stigmatisierung durch die Gesellschaft,…

Pilze setzen Polyethylen-Abfälle in pharmakologisch interessante Stoffwechselprodukte um Kunststoffabfälle sind eine der bedeutendsten ökologischen und ökonomischen Belastungen unserer Zeit. Ein Forschungsteam stellt in der Zeitschrift Angewandte Chemie einen chemisch-biologischen Ansatz für das Upcycling von Polyethylen-Abfällen vor: Durch katalytische Spaltung werden Dicarbonsäuren erzeugt, die anschließend durch gentechnisch veränderte Pilze in pharmakologisch interessante Naturstoffe umgesetzt werden. Kunststoffe sind aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Schätzungen zufolge wird die weltweite Produktion bis 2040 1,1 Mrd. Tonnen pro Jahr erreichen. Entsprechend steigen die…

Droht eine Infektionskrankheit, läuft unser Immunsystem auf Hochtouren: Es setzt Antikörper, weiße Blutkörperchen und Fresszellen in Bewegung. Doch wie das funktioniert, ist noch nicht komplett verstanden – etwa bei den Lymphknoten, wichtigen Elementen des Immunsystems. So war bisher unklar, wie im Detail die Blutversorgung der Knoten aussieht. Dieses Rätsel hat nun ein Forschungsteam unter Beteiligung des Helmholtz-Zentrums Hereon gelöst: Mit einem speziellen Röntgenverfahren gelangen 3D-Aufnahmen, die das Gefäßsystem der Knoten mit unerreichter Auflösung zeigen – und der gängigen Lehrbuchmeinung widersprechen….

Manche Pflanzen können sich ihren Stickstoff-Dünger aus der Luft beschaffen – eine Symbiose mit Bakterien macht es möglich. Katharina Markmann erforscht diese sehr spezielle Lebensgemeinschaft. Bohnen, Erbsen und andere Hülsenfrüchtler haben im Lauf der Evolution etwas geschafft, was nur wenigen Pflanzengruppen geglückt ist: Sie können den wichtigen Nährstoff Stickstoff aus der Luft ziehen. Möglich wird das durch eine Symbiose mit Bakterien, die in Knöllchen an den Wurzeln leben. Die Mikroben knacken den Luftstickstoff enzymatisch auf und überführen ihn in eine…

Bioorthogonale Methode zur Einschleusung von Nitrit in Zellen für die Krebstherapie. Ein Forschungsteam hat ein bioorthogonales Molekülsystem entwickelt, das Nitrit-Ionen in Zellen einschleusen kann. In einer „Click-to-Release“-Strategie werden die Ionen in Krebszellen freigesetzt. Dort setzen sie mit anderen Wirkstoffen zusammen zellabtötende Mechanismen in Gang, berichtet das Team in der Zeitschrift Angewandte Chemie. Mit dem System könnten in der Krebstherapie Synergien von verschiedenen Wirkstoffen besser genutzt werden. Zellen wandeln Nitrit-Ionen in Stickstoffmonoxid (NO) um, das im Körper vielfältige Funktionen hat. Unter…