Biowissenschaften Chemie

Von Peptiden getriebene Selbstorganisation im Mikrometerbereich. Chemiker*innen demonstrieren neuen Ansatz zur Selbstorganisation von Kolloiden. Manchmal können eben doch auch kleine Kräfte vergleichsweise Großes bewegen: In einer Studie in “Angewandte Chemie” demonstrieren Chemiker*innen von der Universität Wien eine Methode, wie kurzkettige Peptide die Selbstorganisation von vergleichsweise großen Nano-Teilchen zu neuen Strukturen im Mikrometerbereich anstoßen können. Die um die Partikel angelagerten Peptide geben bei der Selbstorganisation den Ton an; sie kletten die Partikel in bestimmte Formen zusammen. Der Ansatz könnte eine Grundlage…

Ameisenkolonien ziehen mehr Nachkommen auf. Kolonien mit Ameisen unterschiedlicher Abstammung sind produktiver, vermutlich dank besserer Arbeitsteilung. Ameisenkolonien mit größerer genetischer Diversität sind erfolgreicher als Kolonien, die aus Individuen gleicher Abstammung bestehen. Zu diesem Ergebnis kommt eine experimentelle Studie, bei der verschiedene Kolonien der Schwarzen Wegameise miteinander verglichen wurden. “Wir vermuten, dass eine größere Diversität zu einer besseren Arbeitsteilung unter den Ameisenarbeiterinnen führt und in der Folge die Leistung der Kolonie insgesamt zunimmt”, erklärt der Leiter der Studie, Dr. Romain Libbrecht…

Zum ersten Mal haben Forschende am Paul Scherrer Institut PSI zwei Proteine über eine frei stehende, starre Verbindung miteinander verknüpft. Das Brückenglied hält die beiden Eiweissmoleküle in einem definierten Abstand und Winkel zueinander − ähnlich dem Griff einer Hantel zwischen zwei Gewichten. Diese Art von Verknüpfung kann beispielsweise dabei helfen, sogenannte virusartige Partikel für Impfstoffe zu entwickeln. Die Forschenden veröffentlichen ihre Ergebnisse heute in der Fachzeitschrift Structure. «Proteine wurden in der Evolution über Jahrmillionen optimiert», sagt Molekularbiologe Roger Benoit vom…

Forschende am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC), des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden und der TU Dresden haben erstmals ein auf Künstlicher Intelligenz (KI) basierendes Computersystem entwickelt, das bei der Erstdiagnose einer akuten myeloischen Leukämie (AML) hoch präzise unterstützen kann. Darüber hinaus lässt sich damit in den allermeisten Fällen eine für die Erkrankung wichtige Mutation entdecken. Grundlage des Systems sind künstliche neuronale Netze, welche die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit digitalen Bilddaten von Knochenmarkausstrichen trainierten. Die KI-basierte Analysesoftware soll Ärztinnen…

Blick in molekulare Strukturen eines Zellrezeptors. 
Ein Schalter, der über „hungrig“ oder „satt“ maßgeblich mitbestimmt, ist ein winziges Protein, nur wenige Nanometer groß. Forschenden der Charité – Universitätsmedizin Berlin ist es gelungen, das unter anderem für die Regulation des Hungergefühls zuständige Protein, den sogenannten Melanocortin-4-Rezeptor (MC4R), und mit ihm in Interaktion stehende Hormone als räumliche Strukturen im Detail abzubilden. Damit konnte das Forschungsteam die molekularen Mechanismen der Aktivierung, aber auch der Hemmung des Rezeptors im Fachmagazin Cell Research* beschreiben. Die…

Genetisch veränderte Bodenbakterien stellen Antibiotika-Alternative her. Kann man „nützliche“ Bakterien für sich arbeiten lassen, um Wirkstoffe gegen „schädliche“ Bakterien zu gewinnen? Und wenn ja, wie bringt man die bakteriellen Nützlinge dazu, Nährstoffe aus billigen Holzabfällen zu verwerten? Wie das geht, zeigt ein Forschungsprojekt der Universität Ulm. Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie ist es gelungen, mit Hilfe gentechnisch veränderter Bodenbakterien (Corynebacterium glutamicum) antimikrobielle Wirkstoffe in Reinform herzustellen. Die so hergestellten Bacteriocine könnten als Antibiotika-Alternative zur…

Empa-Forscher Peter Nirmalraj will Proteine in nie gekannter Präzision ablichten – und damit Einblicke in das molekulare Krankheitsgeschehen von Alzheimer gewinnen. Dies soll den Weg zu einer früheren und vereinfachten Diagnose der Demenzerkrankung über einen Bluttest ermöglichen. Gemeinsam mit der Klinik für Neurologie des Kantonsspital St.Gallen konnte nun eine erfolgreiche Pilotstudie abgeschlossen werden. Schleicht sich der Verdacht auf eine Alzheimer-Erkrankung ein, müssen sich die Betroffenen auf langwierige und aufwändige Prozeduren einstellen, bis der Fall klar ist. Ein Team der Empa…

Forschende entwickeln vielversprechende Wirkstoffkandidaten. Eine Forschungsgruppe um die Virologin Ulrike Protzer entwickelte Antikörper als neuartige Wirkstoffkandidaten für die Behandlung einer chronischen Hepatitis B und Leberzellkarzinomen. In Studien an menschlichen Zellkulturen und einem Mausmodell für das Leberzellkarzinom konnten die Forschenden Hepatitis-B-Virus-positive Zellen abtöten und das Tumorwachstum verringern. Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie wird die Gruppe diesen Ansatz für die klinische Anwendung weiterentwickeln und klinische Studien forcieren. Menschen, die chronisch mit dem Hepatitis-B Virus-infiziert sind, leiden daran, dass sie keine ausreichend…

Physiker*innen entschlüsseln Bewegungsmuster einzelliger Mikroben. Viele Mikroben haben in ihrer natürlichen Umgebung nur eine sehr stark eingeschränkte Bewegungsfreiheit. Wie in einem Irrgarten sind ihnen geradlinige Fortbewegungen in Böden oder auch im menschlichen Körper versperrt. Daher müssen sie hier durch kurven- und kantenreiche Strukturen navigieren. Dabei können hochgradig gerichtete Bewegungsmuster entstehen, wie Physiker*innen der Universität Bayreuth und der Loughborough University in Großbritannien jetzt herausgefunden haben. In der Zeitschrift PNAS stellen sie ihre Erkenntnisse vor, die für die Steuerung von Mikrorobotern oder…

Pockenviren haben einen einzigartigen Weg gefunden, ihre Gene im infizierten Organismus in Proteine zu übersetzen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Biozentrum der Universität Würzburg ist es jetzt erstmals gelungen, Einblicke in die atomare Arbeitsweise der daran beteiligten molekularen Maschine zu erhalten. Mit ihren Aufnahmen können sie die frühe Phase der Transkription wie in einem Film darstellen. Der weltweit letzte Pockenfall trat im Oktober 1977 in Somalia auf. 1980 hat die Weltgesundheitsorganisation WHO die Pocken für ausgerottet erklärt. Offiziellen Angaben nach existiert…

Forschungsteam der Universität Rostock entschlüsselt die Beweglichkeit von Skorpionsschwänzen. Dem Forschungsteam um PD Dr. Christian Wirkner und Alice Günther von der Universität Rostock ist es mit Hilfe von Mikro-Computer-Tomographie und 3D-Druck-Technologie erstmals gelungen, das Arbeitsprinzip der Gelenke von Skorpionsschwänzen zu entschlüsseln. Die zwar simpel gebauten, aber technisch außergewöhnlichen Gelenke der Skorpionsschwänze wurden bis dato weder in der Technik noch in der Biologie beschrieben. In einem jüngst in der renommierten Fachzeitschrift „Journal of the Royal Society Interface“ erschienen Artikel haben die…

Unsere Zellen zeichnen sich durch Stabilität aus und sind dennoch hoch flexibel. Sie können ihre Form verändern und sich sogar im Gewebe bewegen. Die dafür benötigten Kräfte entstehen durch ein dynamisches Netzwerk aus verzweigten Aktinfilamenten, dem Zytoskelett. Ein interdisziplinäres Team um Peter Bieling und Stefan Raunser vom Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie (MPI) in Dortmund hat nun einen bisher unbekannten Mechanismus aufgedeckt, der erklärt, wie das Kappen von alten Aktinfilamenten das Wachstum neuer Filamente fördert. So werden die Struktur und die…

Ist es ein Rembrandt oder ein Vermeer? Laien fällt es oft schwer, Gemälde dieser beiden alten Meister zu unterscheiden. Das geübte Auge hingegen hat damit keinerlei Schwierigkeiten. Wissenschaftler:innen am Max-Planck-Institut für Neurobiologie haben nun nachgewiesen, dass auch Mäuse Experten darin werden können, Bilder in Kategorien zu sortieren. Die Studie zeigt, dass Teile dieses Expertenwissens bereits in den frühen visuellen Hirnarealen vorhanden sind. Das verdeutlicht, wie weit verteilt semantische Erinnerungen im Gehirn gespeichert werden. Haben Sie schon einmal versucht ein Gemälde…

Um Informationen zu speichern und zu verarbeiten, produziert und verteilt das Gehirn ständig Proteine, die wesentlichen zellulären Ressourcen. An den Synapsen (spezialisierte Verbindungen zwischen Neuronen), die im Durchschnitt über 100000 Billionen Proteine pro Tag im Gehirn verbrauchen, besteht ein hoher Bedarf an Proteinen. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Hirnforschung, des Max-Planck-Florida-Instituts und der Goethe-Universität Frankfurt haben nun eine enge räumliche Beziehung zwischen der Proteinproduktionsmaschinerie und den Produkten in Neuronen dargestellt. Ihre Ergebnisse deuten auf die gemeinsame Nutzung lokaler Ressourcen hin: eine…

Um der zunehmenden Bedrohung durch multiresistente Keime zu begegnen, ist das Verständnis der Resistenzmechanismen zentral. Eine wichtige Rolle dabei spielen Transportproteine. Ein deutsch-britisches Forschungsteam unter Leitung der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) beschreibt nun in der Fachzeitschrift Nature Communications die dreidimensionale Struktur des Transportproteins Pdr5, das ähnlich auch bei humanpathogenen Pilzen vorkommt. Die Ergebnisse können helfen, Wirkmechanismen gegen gefährliche Erreger zu entwickeln. Chemie: Veröffentlichung in Nature Communications Für den klinischen Alltag ist die Resistenz von Mikroorganismen gegen Wirkstoffe, speziell gegen Antibiotika, ein…

Getrocknete Blutstropfen auf Filterpapier (engl.: Dried-blood-spots, kurz DBS) für flächendeckende SARS-CoV-2 Antikörpertests zu verwenden, wäre einfach, schnell und kostengünstig. Ein Forscherteam um Privatdozent Dr. Andreas Wieser vom Tropeninstitut am LMU Klinikum München hat einen Ansatz entwickelt, durch den im Labor anti-SARS-CoV-2-Antikörper aus DBS-Proben analysiert werden können. Dieses zuverlässige und hochdurchsatz-fähige Verfahren bietet große Vorteile, besonders für die globale Anwendung in Entwicklungsländern. Das Protokoll wurde jetzt in EBioMedicine (The Lancet) veröffentlicht. Um das Infektionsgeschehen global zu verfolgen, bedarf es einfacher, kosteneffektiver…