Biowissenschaften Chemie

Pflanzliches Photosystem I zeigt ein bisher unbekanntes Gesicht / Molekulare Untersuchung in höchster Präzision. Forscherinnen und Forscher aus Münster und Stockholm zeigen erstmals, dass das Photosystem I in Pflanzen auch als Dimer vorkommen kann. Sie haben diesen Proteinkomplex in nie zuvor gesehener Präzision untersucht. Die Photosynthese ist die wichtigste Grundlage des Lebens auf der Erde: Hierbei nutzen Pflanzen und einzellige Algen die Energie des Sonnenlichts und wandeln diese in Zucker und Biomasse um. Bei diesem Prozess wird Sauerstoff frei. Pflanzen-Biotechnologen…

Modell eines molekularen Mehr-Qubit-Systems für Quantencomputer. Moleküle werden für Quantencomputer interessant, wenn sie einzeln ansteuerbare, miteinander wechselwirkende Quantenbit-Zentren aufweisen. Das ist der Fall in einem Molekülmodell mit drei unterschiedlichen Qubit-Zentren, das ein Forschungsteam jetzt in der Zeitschrift Angewandte Chemie vorstellt. Da jedes Zentrum einzeln spektroskopisch ansteuerbar ist, könnten erstmals bei einem molekularen Mehr-Qubit-System Algorithmen für die Verarbeitung von Quanteninformationen (QIP) entwickelt werden, führen die Forschenden weiter aus. Computer rechnen mit Bits, Quantencomputer mit Quantenbits, den sogenannten Qubits. Während ein Bit…

Forschende entdecken eine verborgene Ordnung in scheinbar zufälligen Verbindungen zwischen Nervenzellen. Im Gehirn entsteht unsere Wahrnehmung durch ein komplexes Zusammenspiel von Nervenzellen, die über Synapsen miteinander verbunden sind. Doch kann die Anzahl und Stärke der Verbindungen zwischen bestimmten Neuronen-Typen variieren. Forschende des Universitätsklinikums Bonn (UKB), der Universitätsmedizin Mainz und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben nun zusammen mit einem Forschungsteam vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt im Rahmen des DFG-geförderten Schwerpunktprogramms „Computational Connectomics“ (SPP2041) herausgefunden, dass die Struktur der scheinbar unregelmäßigen…

… bilden auf unterschiedliche Art und Weise das gleiche chemische Molekül. Ein Forschungsteam am Max-Planck-Institut für chemische Ökologie zeigt in einer neuen Studie in PNAS, dass Katzenminze und Erbsenblattlaus den Wirkstoff Nepetalacton bilden, auch wenn die Pflanze und das Insekt die Biosynthese dieses Iridoids unabhängig voneinander entwickelten: Die einzelnen Biosyntheseschritte scheinen zwar identisch zu sein, aber die Enzyme, die sie katalysieren, sind unterschiedlich. Erstmals gelang es Forschenden, den Biosyntheseweg eines derart komplexen Moleküls in einem Tier zu entschlüsseln. Iridoide: Komplexe…

ETH-​Forschende entwickelten eine Methode, mit der sie den biologischen Abbau von Kunststoffen in Böden genau erfassen und vollumfänglich nachverfolgen können. Die moderne Landwirtschaft verwendet viel Plastik, insbesondere in Mulchfolien, mit denen Bäuerinnen und Bauern den Ackerboden abdecken. Das schützt Kulturen vor Austrocknung, unterdrückt das Wachstum von Unkräutern und fördert dasjenige von Nutzpflanzen. Für Landwirt:innen ist es allerdings meist sehr aufwändig und kostspielig, die konventionellen Folien aus Polyethylen (PE) einzusammeln und zu entsorgen. Ausserdem ist ein komplettes Einsammeln der dünnen PE-​Folien…

Forschende der Uni Kiel entschlüsseln neuen Baustein im Mechanismus der Kohlenstoffverarbeitung in Zellen mariner Organismen. Seeigel sind ideale Modellorganismen, um den Prozess der Kalzifizierung – die Bildung von Kalkschalen und Skeletten – zu erforschen. Viele Meeresbewohner wie Korallen, Foraminiferen, aber auch Seeigel und deren Larvenstadien nutzen dafür Kohlenstoffdioxid (CO2). Das Gas, ursprünglich ein Abfallprodukt der Zellatmung, dient ihnen als Kohlenstoffquelle für die Bildung ihrer Kalkskelette und Schalen. Wie genau dieser, im Stoffwechsel gebildete (metabolischer) Kohlenstoff verarbeitet, angereichert und dann zu…

Rhenium-Tricarbonyl-Komplex mit Antitumorwirkung zielt auf Fe-S-Cluster-Biogenese ab. Bei der Suche nach neuen möglichst nebenwirkungsfreien Krebs-Wirkstoffen, die gezielt gegen ansonsten schwer therapierbare Tumorarten helfen sollen, sind metallhaltige Komplex-Verbindungen ins Zentrum des Interesses gerückt. Ein Forschungsteam beschreibt in der Zeitschrift Angewandte Chemie, auf welche Weise eine Verbindung des Metalls Rhenium in sehr niedriger Dosis so in den Zellstoffwechsel eingreift, dass er Eierstockkrebs-Zellen abtötet. Cisplatin war der erste metallhaltige Antitumor-Wirkstoff, inzwischen sind weitere bekannt geworden. Erst kürzlich wurde mit TRIP, einem speziellen Rhenium-Carbonyl-Komplex,…

Von den Grundlagen zur Anwendung: DFG genehmigt zweite Förderperiode zur Erforschung von Polymergelen mit kontrollierter Netzwerkstruktur – Biomaterialien im Fokus. Die Forschungsgruppe „Adaptive Polymergele mit kontrollierter Netzwerkstruktur“ geht in die nächste Runde: Nach Abschluss der ersten, eher grundlagenorientierten Projektphase beginnt für die vormals sieben und inzwischen acht Partnerinnen und Partner nun die zweite Periode mit einer mehr anwendungsorientierten Ausrichtung. „Wir freuen uns sehr über die Zusage der Deutschen Forschungsgemeinschaft, uns für weitere drei Jahre zu fördern. Die erste Halbzeit war…

Pflanzenblätter kommen mit viel höheren Salzkonzentrationen zurecht als Wurzeln. Der zugrunde liegende Mechanismus kann helfen, salztolerantere Kulturpflanzen zu entwickeln. Bei Wassermangel, Hitze oder intensiver Bewässerung steigt der Kochsalzgehalt (Natriumchlorid) im Boden. Die meisten Kulturpflanzen sind allerdings salzempfindlich. Auf die zunehmende Versalzung der Böden reagieren sie mit einem stark erniedrigten Wachstum. Das führt zu großen Einbußen bei der Ernte. Einmal aus dem Boden von den Wurzeln aufgenommen und mit dem Wasserstrom in den Spross und die Blätter gelangt, kann das Salz…

Das Enzym HDAC10 ist an einer Vielzahl zellulärer Prozesse beteiligt, die mit der Entstehung einer Reihe von Krankheiten im Zusammenhang stehen. Doch oft ist nicht genau bekannt, welche Rolle HDAC10 im Krankheitsprozess spielt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) haben nun erstmals einen hochselektiven Hemmstoff synthetisiert, mit dessen Hilfe sich die Funktion von HDAC10 untersuchen lässt. Histon-Deacetylasen (HDAC) sind eine Familie von 18 Enzymen, die größtenteils in die Epigenetik der Zellen eingreifen und beeinflussen, welche Gene in einer Zelle…

TAZ-Protein schützt vor alternsbedingtem Funktionsverlust. Zum Schutz vor Infektionen ist ein gut funktionierendes Immunsystem unerlässlich. Mit zunehmendem Alter nimmt die Funktion des Immunsystems jedoch ab, was auch auf alternsbedingte Schäden in hämatopoetischen Stammzellen zurückzuführen ist. Forschende des Leibniz-Instituts für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) in Jena haben nun herausgefunden, wie der Co-Aktivator des Hippo-Signalwegs, das TAZ-Protein, die Blutstammzellen vor dem Altern schützen und somit vor einem Funktionsverlust bewahren kann. Darüber hinaus altern die Blutstammzellen sehr heterogen. Neben alten Zellen findet man…

Mit der Elektrokatalyse von Wasser lässt sich elektrische Energie aus Sonne oder Wind zur Erzeugung von grünem Wasserstoff nutzen und so speichern. Ein Überblicksbeitrag in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie zeigt, wie moderne Röntgenquellen wie BESSY II die Entwicklung von passenden Elektrokatalysatoren vorantreiben können. Insbesondere lassen sich mit Hilfe von Röntgenabsorptionsspektroskopie die aktiven Zustände von katalytisch aktiven Materialien für die Sauerstoffentwicklungsreaktion bestimmen. Dies ist ein wichtiger Beitrag, um effiziente Katalysatoren aus günstigen und weit verbreiteten Elementen zu entwickeln. Grüner Wasserstoff ist…

Dornröschen im Eiswürfel: Bärtierchen können sich hervorragend an raue Umweltbedingungen anpassen. Bereits 2019 bewies Ralph Schill, Professor am Institut für Biomaterialien und biomolekulare Systeme der Universität Stuttgart, dass anhydrobiotische (getrocknete) Bärtierchen viele Jahre ohne Wasseraufnahme unbeschadet überdauern können. Ob Tiere in gefrorenem Zustand schneller oder langsamer Altern oder das Altern gar zum Stillstand kommt, war bislang unklar. Das Rätsel ist nun gelöst: Gefrorene Bärtierchen altern nicht. Bärtierchen, auch Wasserbären genannt, gehören zur Familie der Fadenwürmer. Ihre Gangart erinnert an die…

ETH-​Forschende züchten aus Stammzellen menschliches gehirnähnliches Gewebe und kartieren die Zelltypen, die in verschiedenen Hirnregionen vorkommen, sowie die Gene, die deren Entwicklung regulieren. Das hilft bei der Erforschung von Entwicklungsstörungen oder Nervenerkrankungen. Das menschliche Gehirn ist das wohl komplexeste Organ in der gesamten belebten Natur. Es fasziniert und beschäftigt die Forschung seit langem. Allerdings ist die Erforschung des Gehirns, insbesondere welche Gene und molekularen Schalter dessen Entwicklung regulieren und lenken, nicht ganz einfach. Bislang haben Wissenschaftlerinnen dazu Tiermodelle, vor allem…

Forschende der Universität Bern und des Inselspitals, Universitätsspital Bern, haben eine Screening-Methode entwickelt, um in der so genannten «Dunklen Materie» des Genoms neue Angriffspunkte für die Behandlung von Krebs zu entdecken. Sie wendeten ihre Methode auf den nicht-kleinzelligen Lungenkrebs (NSCLC) an, dem tödlichsten Krebs, für den dringend wirksame Therapien gesucht werden. Sie konnten zeigen, dass die Hemmung identifizierter Angriffspunkte das Krebswachstum stark verlangsamen kann, und ihre Methode ist auf andere Krebsarten übertragbar. Krebs ist in der Schweiz die zweithäufigste Todesursache….

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts in Plön haben gezeigt, dass Populationsstrukturen, die den Effekt von Selektion verstärken, nicht unbedingt auch zu einer höheren Fitness führen. Stattdessen ist entscheidend für eine Maximierung der Fitness, dass nachteilige Mutationen davon abgehalten werden, sich durchzusetzen. In der evolutionären Graphentheorie – einem Teilgebiet der theoretischen Biologie – wird untersucht, wie die Populationsstruktur die Wahrscheinlichkeit beeinflussen kann, dass eine Mutante eine Population übernimmt („fixiert“) und wie lange dies typischerweise dauert. In der Vergangenheit wurde dabei immer der Fall…