Biowissenschaften Chemie

Wie lassen sich Bluterkrankungen besser diagnostizieren? Dieser Frage geht eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Helmholtz Munich nach. Ihr Ziel ist es, die zeitintensive mikroskopische Begutachtung von Knochenmarkzellen durch künstliche Intelligenz (KI) zu erleichtern. Dafür veröffentlichten Forschende die bisher größte, öffentlich zugängliche Datenbank mit mikroskopischen Aufnahmen von Knochenmarkszellen. Diese nutzen sie als Basis für ein KI-Modell mit hohem Potenzial für die Anwendung in der Routinediagnostik. Um Bluterkrankungen zu diagnostizieren erfolgt in hämatologischen Laboren weltweit tausendfach pro Tag die manuelle Klassifizierung…

Ein internationales Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern entwickelte eine neue Methode, die spezielle Rezeptorproteine in Nervenzellen, die für das Lernen wichtig sind, sichtbar macht. Die Ergebnisse wurden in dem renommierten Fachjournal Nature Communications veröffentlicht. Die Forschungsgruppen von Prof. Dr. Markus Sauer vom Biozentrum und Dr. Gerti Beliu vom Rudolf-Virchow-Zentrum – Center for Integrative and Translational Bioimaging der Universität Würzburg, sowie die Gruppe von Dr. Daniel Choquet vom Neurocampus Bordeaux der Universität Bordeaux entwickelten einen neuen Ansatz, mit dem zum ersten…

Effizienter Katalysator für die lichtgetriebene Methanisierung von CO2. Das Recycling von CO2, insbesondere durch Umsetzung zu Methan, gewinnt bei immer noch steigenden anthropogenen CO2-Emissionen an Interesse. Ein geeignetes Verfahren ist die photothermische Methanisierung, bei der CO2 und Wasserstoff unter Bestrahlung mit Sonnenlicht katalytisch in Methan und Wasser umgewandelt werden. In der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet ein Forschungsteam jetzt über die Synthese eines hochaktiven, stabilen Nickel-Kohlenstoff-Katalysators für diese Reaktion. Das Team um Luis Garzón-Tovar und Jorge Gascon von der King Abdullah…

Ein Team um die MDC-Forscherin Ana Pombo hat die 3D-Struktur des Genoms in drei Zelltypen des Gehirns von Mäusen ermittelt. Sie sind nicht nur auf spezifische Faltmuster gestoßen, berichten sie in „Nature“. Sehr lange Gene verlieren auch ihre kompakte Faltstruktur fast vollständig, wenn sie sehr aktiv sind. Was passiert im Gehirn, wenn wir etwas lernen? Wenn wir eine Sucht entwickeln oder eine neurologische Erkrankung? Welche Gene werden dabei in den Nervenzellen aktiv? Und wie wird dieser Prozess im Zellkern gesteuert?…

Wissenschafter_innen finden einen Mechanismus, der es Zellen ermöglicht, die Krümmung des sie umgebenden Gewebes zu erkennen. Zellen in Ihrem Körper können nicht sehen, aber sie können ihre Umgebung und ihre eigene Form spüren. Wissenschafter_innen der Universität Mons und des Institute of Science and Technology (IST) Austria zeigten nun sowohl experimentell als auch theoretisch, wie Zellen die Krümmung des sie umgebenden Gewebes wahrnehmen können und wie dies ihr Innenleben beeinflusst. Die Studie wurde in Nature Physics veröffentlicht. Gekrümmte Oberflächen finden sich…

Mit dem Fortschreiten einer Krebserkrankung verändern sich Tumorzellen kontinuierlich, so dass ein Tumor letztendlich aus einer Vielzahl unterschiedlicher Zellklone mit unterschiedlichen Eigenschaften besteht – man spricht von „Tumorheterogenität“. Dabei entwickeln die Krebszellen vielfach Resistenz gegen die verfügbaren Therapien. Das interdisziplinäre Forschungsnetzwerk SATURN3* will bei Bauchspeicheldrüsenkrebs, Brustkrebs und Darmkrebs die molekularen Ursachen entschlüsseln, die zur Entstehung von Therapieresistenzen führen. Das Ziel ist, neue Wege zu finden, um Resistenzen vorzubeugen und diese sogar durch effizientere Behandlungen zu überwinden. Koordiniert wird SATURN3 von…

Knochen- und Weichteiltumoren bei Jugendlichen als Modellsystem. Therapieresistenz ist ein zentrales Problem in der Behandlung von Krebserkrankungen. Auch Knochen- und Weichteiltumoren von Jugendlichen und jungen Erwachsenen, so genannte Sarkome, sprechen oft nicht dauerhaft auf die Behandlung an. Ursache dafür ist, dass Krebszellen beim Fortschreiten der Erkrankung eine Vielzahl neuer Eigenschaften ausbilden und dabei oft auch eine Resistenz gegen ursprünglich wirksame Medikamente entwickeln. Das interdisziplinäre Forschungskonsortium HEROES-AYA will nun herausfinden, wie die molekulare Heterogenität der Sarkome zur Therapieresistenz führt. Daraus wollen…

LMU-Nanowissenschaftler haben eine Technik entwickelt, kohlenstoffhaltige in kohlenstofffreie Brennstoffe umzuwandeln, ohne CO2 frei werden zu lassen. Die Natur kennt mehrere Wege, wie das Molekül Kohlenstoffdioxid (CO2) gebunden werden kann. Der bekannteste ist die Photosynthese. Dabei wird Sonnenlicht benutzt, um CO2 in Biomasse umzuwandeln. Forschungsgruppen weltweit bemühen sich, diesen Prozess nachzuahmen und eine sogenannte künstliche Photosynthese zu realisieren. Ziel ist hierbei, CO2 mit Hilfe von Licht effizient in synthetische Brennstoffe zu transformieren. Die Natur kennt aber auch andere Strategien, um Kohlenstoffdioxid…

Um in Zukunft eine kohlenstoffneutrale Kreislaufwirtschaft zu etablieren, werden Technologien benötigt, die als Rohstoff CO2 verwenden. In Form von Formiat kann CO2 von bestimmten Bakterien verstoffwechselt werden. Acetogene sind eine Gruppe von Bakterien, die Formiat verstoffwechseln können. Sie bilden beispielsweise Essigsäure – eine wichtige Basischemikalie. Manipuliert man diese Bakterien dahingehend, dass sie Ethanol oder Milchsäure produzieren, ließe sich eine umfassende Kreislaufwirtschaft für das Treibhausgas CO2 realisieren. Damit der Prozess nachhaltig ist, wird das CO2 direkt aus der Luft gewonnen und…

Das Bakterium P. aeruginosa verursacht die häufigste Sekundärinfektion bei Krankenhauspatienten mit Grippe, COVID-19 oder Mukoviszidose und ist resistent gegen Antibiotika. Ein anderer bakterieller Krankheitserreger, Vibrio vulnificus, kommt in rohen Meeresfrüchten und Brackwasser vor und kann seltene, aber tödliche Folgen für den Menschen haben. Dabei vergiften die Krankheitserreger die Zellen mit Toxinen, die auch ExoY genannt werden. Im Inneren der Bakterien ist ExoY fast inaktiv, wird aber bis zu 10.000 mal potenter, wenn es erst einmal in die Zelle injiziert wird….

Die Universitäten Bonn und Regensburg schaffen neuartige Moleküle, die als Seilbahn für Energiepakete dienen. Solche Polymere lassen sich potenziell für die Herstellung neuer Displays auf der Grundlage organischer Leuchtdioden oder für Solarzellen verwenden. Die Studie ist im Journal Nature Communications erschienen. Entlang einer molekularen Leiter aus Hunderten von Benzolringen bewegen Forschende der Universitäten Bonn und Regensburg Energiepakete hinauf und hinunter. Solche Polymere lassen sich potenziell für die Herstellung neuer Displays auf der Grundlage organischer Leuchtdioden oder für Solarzellen verwenden. Das…

Elektrokatalysator wandelt CO2 in Multi-Carbon-Produkte um. Ein neuer Elektrokatalysator, der Kohlendioxid in flüssige Kraftstoffe umwandelt, heißt „a-CuTi@Cu“. Wie ein chinesisches Forschungsteam in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet, erzeugen dabei aktive Kupferzentren auf einer amorphen Kupfer-Titan-Legierung sehr effizient Ethanol, Aceton und n-Butanol. Noch immer wird ein Großteil des globalen Energiebedarfs durch fossile Brennstoffe gedeckt und trägt durch das freigesetzte Kohlendoxid zum Treibhauseffekt bei. Um die Erderwärmung zu mindern, sollte nach Möglichkeiten gesucht werden, CO2 als Rohstoff für Grundchemikalien zu nutzen. So…

Marginolaktone – von Bodenbakterien produzierte Naturstoffe – lösen die Bildung eines bislang unbekannten mehrzelligen Zustands bei der eigentlich einzelligen Grünalge Chlamydomonas reinhardtii aus. Die Entstehung von vielzelligen Organismen stellte einen wesentlichen Schritt in der Entstehung von Tieren und Pflanzen dar. Doch wie kam es dazu, dass aus einzelligen Organismen dauerhafte mehrzellige Lebewesen wurden? Ein mögliches Puzzlestück dieser komplexen Vorgänge konnte ein Forschungsteam aus Jena und Leipzig jetzt entschlüsseln. Im Boden leben auf engstem Raum zahllose unterschiedliche Mikroorganismen wie Bakterien und…

Forschungsteam aus der CAU-Mikrobiologie und von den Universitäten Amsterdam und München erklärt anhand von Bildgebung und Modellierungen, warum Bakterienzellen nicht immer exponentiell wachsen. Bakterien vermehren sich als einzellige Lebewesen durch die Teilung ihres gesamten Organismus. Auf diese Weise können sie sich besonders schnell reproduzieren, was das von Krankheitserregern bekannte exponentielle Wachstum von Bakterienpopulationen erlaubt. Dem Populationswachstum zugrunde liegt das individuelle Wachstum der einzelnen Bakterienzellen. Es ist ebenfalls durch eine schnelle Größenzunahme gekennzeichnet und je nach Art durch eine bestimmte maximale…

Mechanisch gekoppelte Enzyme zeigen eine Steigerung ihrer katalytischen Effizienz – das ist das Ergebnis einer Studie der Gruppe von Ramin Golestanian und Jaime Agudo-Canalejo vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass Enzyme von der Zusammenarbeit profitieren und die für einzelne Enzyme erforderliche Aktivierungsenergie vermeiden können. Auf diese Weise können zwei Enzyme Hand in Hand arbeiten, um einen insgesamt schnelleren Umsatz einer chemischen Reaktion zu erreichen. Die Studie wurde kürzlich in Physical Review Letters veröffentlicht….

Im Rahmen einer weltweiten Kooperation haben Umweltwissenschaftler erstmals in globalem Maßstab die gleichmäßige Verteilung der Meeresbiomasse auf verschiedene Größenklassen – von Bakterien bis zu Walen – untersucht. Durch Quantifizierung des Ausmaßes menschlicher Einflüsse auf dieses Ökosystem zeigt sich eine dramatische Verschiebung einer der bedeutendsten Größenordnungen der Natur. Zurzeit treffen sich die politischen Entscheidungsträger in Glasgow zur 26. UN-Klimakonferenz, und vor wenigen Wochen fand die UN-Konferenz zur biologischen Vielfalt statt. Das weltweite Interesse an diesen internationalen Konferenzen unterstreicht den dringenden Handlungsbedarf,…