Biowissenschaften Chemie

Entdeckung von neuen Leitstrukturen für Funktionsmaterialien mithilfe von künstlicher Intelligenz. Auf der Suche nach Leitmaterialien mit besonderen Eigenschaften haben Forschende mittels künstlicher Intelligenz eine Keramikstruktur mit besonders niedriger Wärmeleitfähigkeit entdeckt. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie schreiben, hat das Material einen ungewöhnlichen quasikristallinen Aufbau, der den Weg zu neuen wärmeisolierenden und thermoelektrischen Materialien ebnen könnte. Keramiken mit niedriger Wärmeleitfähigkeit werden für Wärmeschutzbeschichtungen oder für thermoelektrische Anwendungen zur Gewinnung von elektrischem Strom aus Wärme gesucht. Ausgangspunkt war für Matthew J….

Der visuelle Thalamus ist klassischerweise dafür bekannt, die von der Netzhaut kommenden visuellen Reize an die Großhirnrinde weiterzuleiten. Ein Forscherteam vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie zeigt nun, dass Nervenzellen im visuellen Maus-Thalamus zwar in Kontakt mit beiden Augen stehen, starke funktionale Verknüpfungen aber nur mit einer Netzhaut aufbauen. Damit vereinen die Wissenschaftler teils widersprüchliche Ergebnisse früherer Studien und verdeutlichen, wie wichtig es sein kann, strukturelle Daten mit funktionellen Untersuchungen zu ergänzen. Wir haben zwei Augen, nehmen aber den Baum vor uns…

In ihrer natürlichen Umgebung sind menschliche Zellen nie allein. Ob Blut- Haut- oder Nervenzellen, sie leben in Kolonien zusammen, ziehen aneinander und rempeln sich an. Diese mechanischen Impulse bleiben nicht ohne Folge, sondern stoßen bestimmte biochemische Prozesse an. Welche Möglichkeiten gibt es, von außen gesteuert Kraft auf lebende Zellen auszuüben? Wie kann diese Kraft gezielt zur Steuerung der Zellfunktion genutzt werden? Und wie lässt sich die Kraft, die auf die Zellen einwirkt, messen? Um diesen Fragen auf den Grund zu…

Fruchtfliegen haben im Lauf der Evolution unterschiedliche Lösungen gefunden, um die ungleiche Verteilung von Geschlechtschromosomen zu kompensieren. Die Geschlechtschromosomen sind im Tierreich oft ungleich verteilt: Weibliche Zellen verfügen über zwei X-Chromosomen, während männliche nur ein X- und ein Gen-armes Y-Chromosom besitzen. Männchen der Fruchtfliege Drosophila gleichen diesen Mangel aus, indem ihr X-Chromosom doppelt so aktiv ist. Der Mechanismus dieser Kompensation ist komplex, er erfordert, dass das X-Chromosom sicher von anderen Chromosomen unterschieden wird. Wie Biologen um Professor Peter Becker vom…

Mit einem virtuellen Kick-off-Meeting startete das Projekt „Künstliche und kollektive Intelligenz zum Spurenstoff-Tracking in Oberflächenwasser für eine nachhaltige Trinkwassergewinnung K2I“ gestartet. Das Projekt wird innerhalb der Fördermaßnahme „Digital GreenTech – Umwelttechnik trifft Digitalisierung“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit knapp 1 Million Euro gefördert. Von April 2021 bis März 2023 soll eine laborübergreifende Cloudlösung entwickelt werden, mit der Wasserversorger organische Spurenstoffe schnell entdecken und auf Grundlage einer überregionalen Datenbasis mögliche Quellen eingrenzen können. Oberflächengewässer wie Flüsse, Seen oder…

Forschende des Exzellenzclusters CIBSS – Centre für Integrative Biological Signalling Studies entwickeln Technologie, um Gene kontrolliert in einzelne Zellen einzubringen. Die Möglichkeit, gewünschte Gene in tierische und menschliche Zellen einzufügen, ist die Grundlage der modernen lebenswissenschaftlichen Forschung sowie von weit verbreiteten biomedizinischen Anwendungen. Die bisher dafür verwendeten Methoden sind zumeist unspezifisch, so dass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler schwer kontrollieren können, wann welche Zelle ein Gen aufnimmt oder nicht. Für diesen Gentransfer werden die Zielgene häufig in so genannte virale Vektoren verpackt….

Forscher der Universität Regensburg und der Universität Münster weisen Kompartimente und ihre Funktion in den Zellen von Prokaryonten nach. Wie komplex sind die Zellen von Prokaryonten wirklich? Für Zellen der Gattung Ignicoccus, Archaeen, die am Archaeenzentrum der Universität Regensburg im Jahr 2000 erstmals beschrieben wurden, war bereits bekannt, dass sie zwei Membranen und somit zwei Kompartimente aufweisen. Jetzt haben die beiden Forscher Dr. Jennifer Flechsler und Dr. Thomas Heimerl, aus den Teams von Dr. Harald Huber und Professor Dr. Reinhard…

Inaktivierung des X-Chromosoms ist dynamischer und komplexer als gedacht. Weibliche Säugetiere schalten eines ihrer zwei X-Chromosomen ab. Wie die Zellen des frühen Embryos entscheiden, welches Chromosom abgeschaltet wird, ist immer noch rätselhaft. Die Sequenzierung und Analyse von einzelnen Zellen verrät nun mehr über die Anfangsphase dieses Vorgangs. Offenbar können beide Chromosomen zunächst gehemmt und dann erneut aktiviert werden, bis nur einer als „Sieger“ hervorgeht. Wie langweilig wäre das Leben doch, würden wir uns über Ableger vermehren, wie Einzeller in der…

miRNA-506-Quaking-Achse reguliert assoziierte Gennetzwerke… Forschende des Fraunhofer ITEM, der Medizinischen Hochschule Hannover und der FAU Erlangen-Nürnberg haben einen neuen regulatorischen Weg entdeckt, der bei der Pathogenese der idiopathischen Lungenfibrose (IPF) eine entscheidende Rolle spielt. Das RNA-bindende Protein Quaking und sein funktionelles Zusammenspiel mit Mikro-RNAs stehen dabei im Fokus. In-silico- und In-vitro-Analysen zeigten eine neuartige regulatorische Achse aus Mikro-RNA-506 und Quaking auf, die zur Pathogenese der IPF beiträgt. Die Studie wurde in den Nature Scientific Reports veröffentlicht. Diese Erkenntnisse eröffnen neue…

Mikroorganismen sind die ältesten, häufigsten und diversesten Lebensformen der Erde und bieten ein enormes Potenzial für biotechnologische Anwendungen. Bis heute konnte jedoch nur ein Bruchteil davon isoliert und kultiviert werden. Das vom Bundesforschungsministerium mit 1,5 Millionen Euro geförderte Forschungsprojekt „MicroMATRIX“ will unter Federführung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) mehr Licht ins Mikroben-Dunkel bringen, indem es eine Kultivierungspipeline für bisher nicht kultivierbare Mikroorganismen mit biotechnologischer Relevanz aus Umweltproben entwickelt. „Mikroorganismen sind die Katalysatoren einer biobasierten Industrie und spielen bei vielen…

Ein Forscherteam des Friedrich-Miescher-Labors für biologische Arbeitsgruppen hat eine neue Methode zur DNA-Sequenzierung entwickelt, die schnelles und effizientes Aufspüren von genetischer Information ermöglicht. Ihr neues Verfahren mit dem Namen Haplotagging erlaubt es Forschenden, schnell und präzise Genomdaten rückzuverfolgen und abzugleichen. Haplotagging liefert reichhaltige Information über Genome und erleichtert die genaue Bestimmung unserer genetischen Struktur. Das ermöglicht schnelle genetische Analysen menschlicher Populationen oder deckt bis dato unerwartete Artvermischungen in der Natur auf. Die Forschungsergebnisse erscheinen nun in PNAS und Nature Genetics….

Forschenden ist es erstmals gelungen, die Rolle von Astrozyten im Hypothalamus bei Adipositas-bedingtem Bluthochdruck nachzuweisen. Zudem zeigten sie, dass das Hormon Leptin an der Verdichtung von Blutgefäßen im Hypothalamus adipöser Mäuse beteiligt ist, was zu Bluthochdruck beiträgt. Die Studie wurde vom Helmholtz Zentrum München angeleitet, Forschende der Ludwig-Maximilians-Universität, der Technischen Universität München und des Deutschen Diabetes Zentrums waren ebenfalls beteiligt. Bluthochdruck ist eine weitverbreitete Begleiterkrankung von Adipositas, die das Risiko einer Sterblichkeit und Behinderung stark erhöht. Zudem haben Forschenden in…

Ein internationales Forschungsteam hat im Detail die Architektur der Lewy-Körperchen entschlüsselt, die das Markenzeichen der Parkinson-Krankheit sind. Mit modernster Mikroskopietechnik machten sie die konzentrischen inneren Strukturen sichtbar, die an den Aufbau einer Zwiebel erinnern. Das Team, an dem die Gruppe um Prof. Dr. Klaus Gerwert von der Ruhr-Universität Bochum (RUB) beteiligt war, liefert auch neue Hypothesen zur Bildung der Lewy-Körperchen. Die Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden des medizinischen Zentrums der Universität Amsterdam (AUMC), der RUB und der Firmen Roche und Prothena…

Die Fertigstellung eines neuen Wirkstoffes gegen Hustenreiz birgt nicht nur die Chance auf ein neues Arzneimittel auf dem Markt, sondern auch die Möglichkeit in Zukunft Morphium und andere Opiate ohne Suchtpotential zu entwickeln. Was kann man sich genau darunter vorstellen? Und welchen Nutzen haben Betroffene davon? Viele Wirkstoffe passieren die Bluthirnschranke und verursachen im Kopf unerwünschte Nebenwirkungen. Dies ist der Fall bei einigen Medikamenten (Antihistaminika), die jetzt im Frühjahr zur Behandlung von Allergien eingesetzt werden. Gleiches gilt für viele hochwirksame…

Spezialisierte Bakterien im Boden des Ozeans ernähren sich von Nukleinsäuren aus toter Biomasse. Sie ist nicht nur eine Bibliothek genetischer Informationen, sondern bereichert auch den Speiseplan von Mikroben: Desoxyribonukleinsäure – kurz DNA – ist ein wichtiger Nährstoff für Mikroorganismen. Ein internationales Team aus Forscher*innen unter der Leitung von Kenneth Wasmund und Alexander Loy von der Universität Wien hat in Sedimentproben des atlantischen Ozeans mehrere Bakterien entdeckt, die DNA als Nahrungsquelle nutzen. Ein von dem Team neu benanntes Bakterium ist sogar…

Katalytische Hoch-Temperatur-Oxidationen: Einzelnes Atom oder Metall-Cluster? Feinst verteilte Platin-Katalysatoren eröffnen neue Perspektiven für industrielle Verfahren, z.B. bei der flammenlosen Verbrennung von Methan, Propan oder Kohlenmonoxid, die bei weniger Abgasen ressourceneffizienter und gleichmäßiger arbeitet als konventionelle Verbrennungen. In der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet ein Forschungsteam, welche Platin-Spezies bei Hochtemperatur-Oxidationen beteiligt sind und welche Veränderungen sie im Laufe des Prozesses durchlaufen können – wichtige Voraussetzungen, um Katalysatoren gezielt zu optimieren. Einzelne Metallatome und „Häufchen“ aus wenigen Metallatomen (Cluster) zeigen interessante katalytische Eigenschaften,…