Dank der biologischen Fixierung des Elements Stickstoff durch das Enzym Nitrogenase erhalten Organismen Zugriff auf den Stickstoff (N2) in der Erdatmosphäre, den sie nutzen, um zelluläre Strukturen aufzubauen. Zudem kann eine Vanadium-abhängige Variante der Nitrogenase das giftige Gas Kohlenmonoxid (CO) zu Kohlenwasserstoffen reduzieren. Diese Reduktionen von N2 und CO gehören in der industriellen Chemie zu den wichtigsten Verfahren, da sie für die Produktion sowohl von Düngemitteln als auch von synthetischen Kraftstoffen eingesetzt werden. Forschende konnten bisher jedoch nicht den unterschiedlichen…
Möglicher Hinweis für Gehirnreparatur… Neuronen sind Nervenzellen im Gehirn, die zentral für die Gehirnfunktion sind. Neuste Forschung lässt jedoch vermuten, dass auch Gliazellen, die lange Zeit als Stützzellen galten, eine Schlüsselrolle spielen. Eine Forschungsgruppe der Universität Basel hat nun zwei neue Arten von Gliazellen im Gehirn entdeckt, indem sie adulte Stammzellen aus ihrem Ruhezustand geweckt hat. Diese neuen Arten könnten wichtig für die Plastizität und Reparatur des Gehirns sein. Das Gehirn ist bis ins Erwachsenenalter formbar. Diese Plastizität des Gehirns…
Neben Plaques, die sich außerhalb von Nervenzellen im Gehirn sammeln, zeichnet sich die Alzheimer-Erkrankung auch durch Veränderungen innerhalb dieser Zellen aus. Was genau sich dort abspielt, haben Forschende aus der Arbeitsgruppe Cell Signalling am Lehrstuhl Molekulare Biochemie der Ruhr-Universität Bochum (RUB) unter Leitung von Privatdozent Dr. Thorsten Müller untersucht. Sie konnten feststellen, dass sich in den Zellen verschiedene Proteine und Proteinbestandteile sammeln, die auch auf die Funktion der Zelle wirken. Außerdem stellten sie eine Korrelation zwischen dem Fortschreiten der Erkrankung…
Was für anorganische Halbleiter bereits eine etablierte Technologie ist, blieb für ihre organischen Pendants bisher eine Herausforderung: Die Feinabstimmung ihrer Energielücke durch Mischen („Blending“) verschiedener halbleitender Moleküle, um die Leistung der resultierenden Bauelemente zu optimieren. Wissenschaftler:innen der TU Dresden haben nun in Zusammenarbeit mit Kolleg:innen der TU München sowie der Universität Würzburg, der HU Berlin und der Universität Ulm gezeigt, wie sich dieses Ziel erreichen lässt. Organische Halbleiter haben sich als energiesparende Materialien in organischen Leuchtdioden (OLEDs), welche in großflächigen…
Ohne Meiose gibt es keine Geschlechtszellen für die sexuelle Fortpflanzung. Während der Meiose paaren sich väterliche und mütterliche Chromosomen und tauschen Teile ihrer DNA in einem Prozess namens Rekombination aus. Um den Austausch zu beginnen, zerbrechen die Zellen aktiv den Doppelstrang ihrer DNA an mehreren Stellen. Wissenschafter*innen aus der Forschungsgruppe von Franz Klein der Abteilung für Chromosomenbiologie an den Max Perutz Labs, ein Joint Venture der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien, haben nun entdeckt, dass Chromosomen dabei ganze…
Hochselektive Phagen-Aktivierung mittels Signalmolekül aufgedeckt. Phagen sind ein noch relativ unbekannter Bestandteil des menschlichen Mikrobioms, sie können jedoch im Zusammenleben mit Bakterien eine schlagkräftige Rolle spielen. Biochemiker Thomas Böttcher von der Universität Wien und Doktorandin Magdalena Jancheva konnten erstmals zeigen, wie ein Pseudomonas-Bakterienstamm mit Hilfe eines produzierten chemischen Stoffes sehr gezielt Phagen in einem konkurrierenden Bakterienstamm manipuliert, um den Feind zu besiegen. Die hochselektive Kontrolle von Phagen eröffnet ganz neue biotechnologische und therapeutische Ansätze, z.B. für Phagentherapien. Die im Rahmen…
Weiche Materie lässt sich durch Schalter aus DNA-Molekülen mechanisch verändern. Die Vorgänge in biologischen Zellen scheinen unfassbar komplex, sind jedoch nur eine logische Verknüpfung von Ereignissen und können womöglich als digitale Schaltungen abgebildet werden. Forschende haben nun ein molekulares Schaltnetz aus DNA entworfen, um Gele abhängig vom pH-Wert mechanisch zu verändern. DNA-basierte Schaltkreise können in der Soft-Robotik eine Rolle spielen, schreiben sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie. Die DNA ist ein langes Molekül, das sich falten und aufwickeln lässt. Finden…
– für die Kontrolle von Immunzell-Membranen… Team unter Leitung der Universität Göttingen entwickelt neues Labeling für Peptide. Biomoleküle bestimmen die biologischen Funktionen im Inneren lebender Zellen. Die Fähigkeit, den molekularen Mechanismus solcher Funktionen aufzuklären, ermöglicht es, schwere Funktionsstörungen zu erkennen. Auf molekularer Ebene kann dies mit fluoreszierenden Markern gelingen, welche gezielt in die jeweiligen Biomoleküle eingebaut werden. Traditionell wird dies durch Labeling der Biomoleküle, also eine Markierung verwirklicht, welche das Molekül komplett in vielen Schritten neu aufbaut. Dieser Ansatz beansprucht…
Einem MDC-Team ist es gelungen, im Einzellembryo des Zebrafisches Gene in Raum und Zeit zu beobachten – noch bevor die Zellteilung einsetzt. Im Fachjournal „Nature Communications“ stellen sie eine Methode vor, mit der künftig beispielsweise auch in Organoiden gemessen werden könnte, wie Zellen auf Medikamente reagieren. Zu keinem späteren Zeitpunkt offenbart sich das „Wunder des Lebens“ so sehr wie an seinem Anfang: wenn die befruchtete Eizelle sich zu Blastomeren furcht, mit einer Fruchtblase umhüllt, Keimblätter ausfaltet. Wenn die Blastomere beginnen,…
Wie sich Zeit für Zellen aufhalten lässt. Wissenschaftlern der Universität Leipzig ist es in Zusammenarbeit mit Kollegen aus Deutschland und England gelungen, zelluläre Prozesse reversibel zu verlangsamen. Die Biophysiker um Prof. Dr. Josef Alfons Käs und Dr. Jörg Schnauß konnten in Experimenten erstmals zeigen, dass sich Zellen in schwerem Wasser bei gleicher Temperatur wie in Zeitlupe verhalten können. Solche Möglichkeiten gab es aus physikalischer Sicht bisher nur im Rahmen der Relativitätstheorie. Ihre Forschungsergebnisse haben sie soeben in dem renommierten Fachjournal…
Computersimulationen visualisieren auf atomarer Ebene, wie sich die DNA öffnet, während sie um Proteine gewickelt ist. Forscher des Hubrecht Institute in Utrecht (Niederlande) und des Max-Planck-Instituts für molekulare Biomedizin in Münster haben mit Hilfe von Computersimulationen im atomaren Detail gezeigt, wie sich ein kurzer DNA-Abschnitt öffnet, während er eng um die Proteine gewickelt ist, mit denen unser Genom verpackt ist. Diese Simulationen eröffnen ganz neue Einblicke in die Mechanismen, die die Genexpression regulieren. Die Ergebnisse wurden am 3. Juni 2021…
Ein Team von Forschenden unter der Leitung der ETH Zürich hat eine neue Filtermembran entwickelt, die hocheffizient verschiedenste Viren aus dem Wasser und der Luft filtriert und inaktiviert. Die Membran basiert auf biokompatiblen Materialien und weist eine entsprechend gute Umweltbilanz auf. Viren können sich auf unterschiedliche Arten verbreiten. Einige tun dies über Tröpfchen und Aerosole wie das neue Coronavirus, andere lassen sich im Wasser finden wie Rota- oder Enteroviren. Bisher wurden solche aquatischen Viren mittels Nanofiltration oder durch das Verfahren…
Links- oder rechtshändig… Die ortsaufgelöste Bestimmung welche der beiden enantiomorphen Strukturvarianten – die linkshändige oder die rechtshändige – einer chiralen Phase in einem polykristallinen Material vorliegt, steht im Zentrum unserer Veröffentlichung in Science Advances. Anhand von EBSD (electron backscatter diffraction) Messungen wird dies erstmals für die chiralen Elementstruktur β-Mn gezeigt für die eine Bestimmung der Händigkeit mit üblichen Röntgenbeugungsverfahren bisher nicht möglich ist. Links- oder Rechtshändigkeit ist eine Symmetrieeigenschaft, die viele auch makroskopische Objekte ausweisen und die insbesondere für die…
Isoforme sind Varianten von Proteinen, die aus einem einzelnen Gen entstehen. Sie sind der Grund, warum wir weitaus mehr Proteine als Gene besitzen. Ein Ungleichgewicht der Isoforme steht in Verbindung mit vielen Krankheiten. Ein neues biotechnologisches Reportersystem mit Designer-Proteinen kann nun erstmals die Expression von Isoformen über längere Zeit hinweg in lebenden Zellen verfolgen. Das am Helmholtz Zentrum München und der Technischen Universität München entwickelte System hilft, regulatorische Mechanismen der Isoforme zu entschlüsseln und ermöglicht die Suche nach potenziellen Interventionszielen…
Kotballen der Manteltiere sorgen für höhere Verfügbarkeit von Eisen als die von Krill. Forschende des Alfred-Wegener-Instituts haben erstmals experimentell die Freisetzung von Eisen aus den Kotballen von Krill und Salpen unter natürlichen Bedingungen gemessen und dessen Verfügbarkeit an einer natürlichen Gemeinschaft von Kleinalgen des Südpolarmeeres getestet. Antarktisches Phytoplankton kann den Mikronährstoff Eisen aus dem Kot von Salpen im Vergleich zu Krill besser aufnehmen. Beobachtungen der letzten 20 Jahre zeigen, dass der Antarktische Krill im Südpolarmeer als Folge des Klimawandels zunehmend…
Blutbildende Stammzellen sind der Ursprung aller verschiedenen Blutkörperchen. Wie und wo entscheidet sich aber, zu welcher Art von Blutzelle sich eine Stammzelle entwickelt? Ein Forscherteam unter Leitung von Wissenschaftlern am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) in Dresden und Heidelberg ist der Antwort auf diese Frage nun einen Schritt nähergekommen: Die Forscher konnten erstmals zeigen, dass eine bestimmte Schaltstelle namens EVL/MIR342 im Erbgut der Stammzellen eine wichtige Rolle für deren weitere Entwicklung in eine der beiden Blutzelllinien spielt. Sie fanden zudem…
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