In einer aktuellen Veröffentlichung zeigen Forschende des Exzellenzclusters PMI, wie ein Enzymkomplex in Darmzellen die Besiedlung mit Mikroorganismen reguliert. Das Mikrobiom des Darms, das heißt die Gemeinschaft von Bakterien und anderen Mikroorganismen, die im menschlichen Darm leben, wirkt sich nachweislich auf den Stoffwechsel und das Immunsystem des Menschen aus. Wie ein gesundes Mikrobiom im Zusammenspiel mit dem Wirt reguliert wird und wie sich Fehlbesiedlungen mit krankmachenden Keimen verhindern lassen, ist bisher immer noch nicht richtig verstanden. Einen wichtigen Mechanismus für…
Forscher:innen entwickeln neue Methode. Der Mensch besitzt mehr als 30 Billionen Zellen. Forschungsansätze zur Aufklärung von menschlichen Krankheiten oder Entwicklungsprozessen basierend auf der Analyse von Einzelnen-Zellen waren aufgrund der unzählbaren Menge von Zellen im Organismus bis vor Kurzem eine futuristische Vision. Durch die Entwicklung von neuen Sequenziermethoden wird zurzeit das Verständnis der zellulären Heterogenität revolutioniert. Seltene oder gar neue Zelltypen können mit den Technologien aufgespürt werden, indem die genetische Information auf der Basis von Ribonukleinsäureketten aus den Zellen extrahiert und…
Mit einer neuen Technik konnten Forschende live beobachten, was in der ersten Pikosekunde passiert, wenn ein Proton sich nach Lichteinstrahlung von einem Farbstoff löst. In bestimmten Molekülen, den sogenannten Fotosäuren, kann durch die Anregung mit Licht lokal ein Proton freigesetzt werden. In der Lösung kommt es zu einer plötzlichen Änderung des pH-Wertes – eine Art schneller Schalter, der für viele chemische und biologische Prozesse bedeutend ist. Bisher war allerdings noch unklar, was eigentlich genau im Moment der Protonenfreisetzung passiert. Genau…
Kölner Forschende beschreiben einen Schlüsselmechanismus, der den Entscheidungsprozess zur Bildung des Herzens in menschlichen embryonalen Stammzellen ermöglicht. Diese Entdeckung eröffnet einen besseren Einblick in die Art und Weise, wie das menschliche Herz entsteht und was bei dem Prozess schief gehen kann: Schlimmstenfalls entstehen Herzerkrankungen oder der Embryo stirbt ab. Die Ergebnisse sind in „Science Advances“ erschienen. Beim Menschen bestimmt ein spezieller mRNA-Translationsschaltkreis bereits in einem frühen Stadium der Embryonalentwicklung die Kompetenz zur Herzbildung. Das ist das Ergebnis der neuen Studie…
Nanodisks aus Erythrocyten-Membranen neutralisieren Bakterien-Toxine. Winzige scheibenförmige Membranstückchen, sogenannte Nanodisks, eröffnen interessante Perspektiven für die Nanomedizin. Während sie bisher meist aus synthetischen Lipiden und Proteinen hergestellt werden, stellt ein Forschungsteam in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt Nanodisks auf Basis von Zellmembranen menschlicher roter Blutkörperchen vor, die gefährliche bakterielle Toxine neutralisieren können. Nanodisks sind scheibenförmige Lipid-Doppelschichten mit Durchmessern meist unterhalb von 20 nm, die gerüstartig von Proteinen, Peptiden oder synthetischen Polymeren umfangen und so stabilisiert werden. Dank ihrer Scheibenform werden sie…
Eine im Graduiertenkolleg TransEvo entwickelte Methode spart Zeit und Kosten bei der Analyse von komplexen mikrobiologischen Proben. In der medizinischen Forschung und Diagnostik rückt das Mikrobiom, also die mikrobielle Besiedlung etwa des Darms zunehmend ins Blickfeld. Über eine Stuhlprobe lässt sich das komplexe mikrobielle Ökosystem des Darms genau analysieren. Dazu gibt es prinzipiell zwei Verfahren: die klassische Anzucht auf Platten mit spezifischen Nährmedien oder die recht teure DNA -Analyse der Stuhlprobe. Beide Methoden für sich genommen sind unbefriedigend, wenn es…
Per Computer entworfene Adjuvanzien beflügeln Vakzine. Außer dem Antigen enthalten viele Impfstoffe Hilfsstoffe: Adjuvanzien, die das Immunsystem „ankurbeln“. Durch computergestütztes Moleküldesign und maschinelles Lernen hat ein chinesisches Forschungsteam jetzt zwei neuartige Adjuvanzien mit breitem Wirkungsspektrum entwickelt, die die Immunantwort auf Vakzine deutlich verstärken können. Wie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet, konnte so die Immunisierung gegen bestimmte Krebsarten im Tiermodell wirksam gesteigert werden. Adjuvanzien verstärken und verlängern die Immunisierung durch Vakzine. Bereits seit vielen Jahrzehnten werden Aluminiumsalze erfolgreich als Adjuvanzien…
Wirkungsvolle Internalisierung von Lipid-Nanopartikel für die photodynamische Krebstherapie. Um Wirkstoffe in Tumorzellen zu bringen, muss die Zellmembran überwunden werden. Das funktioniert mit Lipid-Nanopartikeln, die das Reagens Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) enthalten, hat nun ein Forschungsteam herausgefunden. Wie das Team in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet, ist für die verbesserte Zellaufnahme dabei nicht der übliche Funktionsmechanismus von EDTA verantwortlich. Eines der großen Versprechen in der Krebstherapie ist es, Medikamente in Nanopaketen gezielt in Tumorzellen zu bringen, wo sie ihre tödliche Wirkung entfalten. Die…
Aus der Perspektive eines Ingenieurs betrachtet, ist Biologie oft chaotisch und unvollkommen. So ist Redundanz beispielsweise ein häufiges Merkmal biologischer Systeme, wobei sich die Aufgaben einer biologischen Komponente mit denen einer anderen überschneiden. Die Untersuchung, ob einige Arten biologischer Redundanz – trotz ihrer scheinbaren Ineffizienz – tatsächlich von Vorteil sein könnten, ist Inhalt der hier vorgestellten Arbeit. Ein biologischer Prozess mit einem hohen Maß an Redundanz Die Übersetzung ist ein energetisch aufwändiger Prozess, bei dem Zellen genetische Informationen in Proteine…
LMU-Chemiker untersuchen mit hochgenauer Quantenchemie zentrale Elemente des besonders effizienten Energietransfers in einem wichtigen Bestandteil der Photosynthese. Die Photosynthese ist der Motor allen Lebens auf der Erde. Damit aus Sonnenlicht, Kohlendioxid und Wasser energiereiche Zucker und Sauerstoff entstehen können, sind komplexe Prozesse notwendig, die von zwei Proteinkomplexen angetrieben werden, den Photosystemen I und II. Im Photosystem I wird das Sonnenlicht mit einer Effizienz von fast 100 % genutzt. Die entscheidende Rolle hierbei spielt ein komplexes Netzwerk aus 288 Chlorophyllen. Ein…
Wirksame Medikamente gegen virale Erkrankungen wie COVID-19 werden jetzt und zukünftig dringend benötigt. Dies umso mehr, als das Aufkommen von Virusmutanten und neu auftretenden Viren die Impfstoffe an ihre Grenzen bringen könnte. Der DZIF-Wissenschaftler Andreas Dräger arbeitet an der Universität Tübingen an einem computerbasierten Verfahren, das die zeitaufwändige Identifizierung und Entwicklung antiviraler Wirkstoffe beschleunigen kann. Mit einer auf beliebige Viren und Wirtszellen übertragbaren neuartigen Analysetechnik konnten die Wissenschaftler ein Modell erstellen und damit weitere Angriffspunkte für SARS-CoV-2 aufspüren. „Eine effiziente…
Würzburger Arbeitsgruppe rund um Studienleiter Bernhard Nieswandt entschlüsselt einen von Blutplättchen vermittelten Regulationsmechanismus der Fibrinbildung bei der Blutgerinnung und leitet daraus neue Therapieansätze ab. Die Blutstillung ist lebenswichtig, um übermäßigen Blutverlust zu vermeiden. Bei einer überschießenden Reaktion und einer unkontrollierten Bildung von Fibrin besteht jedoch ein Thrombose-Risiko. In der in Nature Cardiovascular Research publizierten Studie decken die Forschenden das Glykoprotein GPV als Schaltstelle für die Blutstillung und Thrombusbildung auf. Wenn unsere Blutgefäße durch Schnitt- oder Schürfwunden oder Quetschungen verletzt werden,…
Schäden im menschlichen Erbgut können repariert werden. Doch in normalen Körperzellen funktioniert das nicht so gut wie in Spermien und Eizellen. Dafür verantwortlich ist der DREAM-Proteinkomplex, der verhindert, dass alle verfügbaren Reparaturmaschinen angeschaltet werden. Ein Kölner Forschungsteam zeigt, dass sich auch normale Körperzellen optimal reparieren können, wenn dieser Komplex ausgeschaltet wird. Langfristig erhoffen sie neue Therapien zur Vorbeugung von Krebs und alternsbedingten Erkrankungen / Veröffentlichung in „Nature Structural & Molecular Biology“. In menschlichen Zellen, in Mäusen und im Fadenwurm Caenorhabditis…
Der Mensch ist beidseitig symmetrisch. Unser Gehirn besteht aus zwei Hälften, den so genannten Hemisphären, die über spezielle Faserbahnen, die durch die Mittellinie verlaufen, miteinander kommunizieren. Jede Hemisphäre ist für die Sinneswahrnehmungen (Sehen, Hören, Tasten) und die motorische Steuerung der gegenüberliegenden Körperhälfte zuständig, aber dank der ständigen Kommunikation zwischen den Hemisphären sind wir uns dieser Aufteilung der Funktionen im Allgemeinen nicht bewusst. Auch beim Menschen sind die beiden Hemisphären auf bestimmte Funktionen spezialisiert: So befinden sich beispielsweise die Sprachbereiche in…
Mithilfe der Photosynthese gewinnen Pflanzen Energie aus dem Sonnenlicht. Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben dieses Prinzip als Grundlage genommen, um neue nachhaltige Verfahren zu entwickeln, mit denen in Zukunft Synthesegas für die chemische Großindustrie hergestellt und Batterien aufgeladen werden könnten. Synthesegas, ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, ist ein wichtiges Zwischenprodukt für die Herstellung vieler chemischer Grundstoffe wie Ammoniak, Methanol und synthetischer Kohlenwasserstoffkraftstoffe. „Synthesegas wird momentan allerdings fast ausschließlich mithilfe fossiler Rohstoffe hergestellt“, erklärt Prof. Roland Fischer vom…
Forschende der Universitäten Siegen und Gießen zeigen mit einem neuen Simulationsmodell, wie Zellen, die sich von einem Tumor abgetrennt und über das Blutgefäßsystem verteilt haben, in gesundes Gewebe eindringen. Das kann die Vorhersage der Wirksamkeit von Therapien verbessern. Krebserkrankungen sind für fast zehn Millionen Tote pro Jahr weltweit verantwortlich. Die Hauptursache für den krebsbedingten Tod ist die Bildung von Metastasen, eine Folgeerscheinigung des eigentlichen Tumors. Obwohl dieses Phänomen ein Hauptmerkmal von Krebs ist, ist es bisher noch nicht in seiner…
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