Biowissenschaften Chemie

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Neutronenexperimente enthüllen, was Knochen funktional hält

Was sorgt dafür, dass Knochen gut auf Belastung reagieren? Ein Team der Charité Berlin hat Hinweise auf die Schlüsselfunktion von nicht-kollagenen Eiweißverbindungen entdeckt und wie sie den Knochenzellen helfen, auf äußere Belastungen zu reagieren. An Fischmodellen untersuchten die Forschenden Knochenproben mit und ohne Knochenzellen, um Unterschiede in Mikrostruktur und Wassereinlagerung aufzuklären. Am Berliner Forschungsreaktor BER II gelang es ihnen erstmals, die Wasserdiffusion durch das Knochenmaterial genau zu messen – mit einem überraschenden Ergebnis. Vor rund 500 Millionen Jahren entwickelten sich…

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Bayreuther Forscher*innen entdecken „schlafende“ Magnetosomen-Gene in nicht-magnetischen Bakterien

Magnetische Bakterien können ihre Fortbewegungen am Magnetfeld der Erde ausrichten, weil sie in ihrem Zellinneren Ketten magnetischer Nanopartikel enthalten. Die Baupläne für die Herstellung und Verkettung dieser Magnetosomen sind in den Genen der Bakterien gespeichert. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Professoren Dr. Dirk Schüler und Dr. René Uebe an der Universität Bayreuth hat jetzt erstmals ein Cluster solcher Gene in nichtmagnetischen Bakterien entdeckt. Diese Gene sind inaktiv, aber funktionsfähig und wahrscheinlich durch horizontalen Gentransfer in die Bakterien gelangt….

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Die rasante Evolution der Spermatogenese

Heidelberger Wissenschaftler entschlüsseln die genetischen Grundlagen der schnellen Hodenevolution bei verschiedenen Säugetierarten und beim Menschen. Der evolutionäre Druck bei männlichen Säugetieren, die Zeugung von eigenem Nachwuchs sicherzustellen, hat zu einer rasanten Evolution des Hodens geführt. Bioinformatische Untersuchungen, die ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Prof. Dr. Henrik Kaessmann, Wissenschaftler am Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg, durchgeführt haben, zeigen, dass dieser Druck insbesondere die Evolution später Stadien der Spermienbildung beschleunigt hat. Ziel war es, erstmals vergleichend die genetische…

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Gleich und doch anders

Wie Wiederholungen von Umweltreizen im Gehirn verarbeitet werden. In unserem Alltag sind wir permanent von verschiedenen visuellen und akustischen Reizen umgeben. Und viele davon wiederholen sich ständig. Nach einer Weile gewöhnen wir uns an sie, und unser Gehirn verarbeitet dann die gleichen Töne oder Bilder etwas anders. Die Arbeitsgruppe um Dr. Stefan Dürschmid vom Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) Magdeburg konnte zeigen, dass im menschlichen Kortex unterschiedliche Netzwerke dafür zuständig sind, entweder die Antworten auf Umweltreize selbst oder die Anzahl der…

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Polymerkette abfädeln – Recycling von Nylon-6 zu ε-Caprolactam

Nylon-6 ist ein widerstandsfähiger, nicht bioabbaubarer Kunststoff, der sich mit konventionellen Ansätzen nicht recyceln lässt. Einen neuen Recyclingweg für Nylon-6 stellt ein US-amerikanisches Team jetzt in der Zeitschrift Angewandte Chemie vor: Mittels eines leicht zugänglichen Lanthan-Trisamido-Katalysators wird Nylon-6 hochselektiv, fast quantitativ, lösungsmittelfrei und bei relativ moderaten Temperaturen zum Ausgangsmonomer ε-Caprolactam depolymerisiert. Wie beim Abfädeln einer Perlenkette werden die Monomere dabei nach und nach vom Kettenende ausgehend freigesetzt. Nylon ist der Stoff, aus dem Strümpfe gemacht werden. Es ist aber auch…

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Hochbelastbar und biologisch abbaubar

Ein Polyester-Kunststoff mit hoher mechanischer Stabilität, der trotzdem gut recycelt werden kann und sogar kompostierbar ist: Forschende der Universität Konstanz um den Chemiker Stefan Mecking stellen ein neues Material vor. Wie können Kunststoffe so gestaltet werden, dass ihre positiven Materialeigenschaften erhalten bleiben, sie aber gleichzeitig besser rezykliert werden können? Diese und andere Fragen zur Umweltverträglichkeit von Kunststoff-Materialien erforscht der Chemiker Stefan Mecking in seiner Arbeitsgruppe an der Universität Konstanz. In ihrem aktuellen Artikel in der internationalen Ausgabe der Fachzeitschrift Angewandte…

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Moleküle im Fokus

Eine Software, die bessere Bilder von den Vorgängen innerhalb menschlicher Zellen liefert: Das ist das Ziel eines Forschungsprojekts an der Uni Würzburg. Die Chan Zuckerberg Science Initiative unterstützt das Projekt. Bildgebende Technologien sind von zentraler Bedeutung, wenn es darum geht, die Grundlagenforschung in praktisch allen Disziplinen der Lebenswissenschaften voranzutreiben. Dabei gilt: Je höher die Auflösung dieser Bilder ist, je kleiner die dargestellten Objekte sind, desto größer ist auch der Erkenntnisgewinn. Jetzt arbeitet eine Forschungsgruppe am Lehrstuhl für Biotechnologie und Biophysik…

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Bakteriellen Befall schnell, berührungslos und markerfrei erkennen

Mit einem multimodalen Mikroskop will das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) zusammen mit drei Partnern im Verbundprojekt PriMe die Erkennung von bakteriellem Befall über eine schnelle, markerfreie und berührungslose Bildgebung möglich machen. Damit ließe sich die Charakterisierung und Klassifizierung von Biofilmen maßgeblich beschleunigen – interessant ist das für die Forschung, aber auch für das klinische Umfeld und die Diagnostik. Die Zusammensetzung von Biofilmen zu entschlüsseln, dauert zurzeit mindestens einen Tag – für das klinische Umfeld, in dem Biofilme lebensbedrohlich sein…

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Seltene Bakterien sind hauptverantwortlich für den Kohlenstoffkreislauf im Meer

Rare Bakterienarten sind im Ozean am aktivsten, häufige Arten hingegen sind weniger aktiv. Ein internationales Team aus Meeresbiolog*innen mit Beteiligung von Gerhard J. Herndl und Eva Sintes von der Universität Wien hat eine Methode entwickelt, die es erlaubt die Atmungsaktivität von einzelnen Bakterienarten zu bestimmen. Dabei fanden sie heraus, dass im offenen Ozean weniger häufige Bakterienarten die größten Atmungsraten haben, also mehr Sauerstoff verbrauchen und CO2 produzieren. Jene Bakterien hingegen, die besonders häufig im Ozean zu finden sind, verbrauchen eine…

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Spurensuche im Stoffwechsel: Metabolischer Fingerabdruck von Tumoren

Eine Studie von Forschenden der Hochschulmedizin Dresden und am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) zeigt das große wissenschaftliche Potential der Kernspinresonanz-Analyse (auch NMR-Analyse – Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy) für die Erforschung von Tumorerkrankungen. Mittels NMR konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Blutserum von Patientinnen und Patienten mit Tumoren des oberen Verdauungstrakts eine spezifisch veränderte Zusammensetzung an Stoffwechselprodukten (Metaboliten) messen. Eine Analyse im Zeitverlauf lieferte starke Anhaltspunkte dafür, dass der ermittelte metabolische Fingerabdruck unmittelbar auf das Tumorwachstum zurückzuführen ist und…

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Maschinelles Lernen um niedermolekulare Verbindungen zu untersuchen

Ein neues Instrument zur Identifizierung niedermolekularer Verbindungen bietet Vorteile für Diagnostik, Arzneimittelentdeckung und Grundlagenforschung. Ein neues Modell des maschinellen Lernens wird Wissenschaftlern helfen, niedermolekulare Verbindungen zu identifizieren, die in der Medizin, der Arzneimittelentwicklung und der Umweltchemie Anwendung finden. Das von Forschern der Aalto-Universität und der Universität Luxemburg entwickelte Modell wurde mit Daten aus Dutzenden von Laboren trainiert, um zu einem der genauesten Werkzeuge zur Identifizierung niedermolekularer Verbindungen zu werden. Tausende verschiedener niedermolekularer Verbindungen, so genannte Metaboliten, transportieren Energie und übermitteln…

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Wie regen Mutationen in DNA-Methyltransferasen das Wachstum von Tumoren an?

Bis zu 25 Prozent von Patienten mit akuter lymphatischer Leukämie (AML) weisen Mutationen in einem Enzym auf, das an der Regulation der DNA-Methylierung beteiligt ist. Forschende um Prof. Albert Jeltsch von der Universität Stuttgart versuchen nun, die biologischen Auswirkungen dieser Mutationen zu verstehen. Gelingt dies, könnte das neue Ansätze zur Behandlung solcher Tumoren aufweisen. Das Projekt wurde von der Wilhelm Sander-Stiftung gefördert. Die Leukämie allgemein ist eine bösartige Erkrankung der Organe, die für die Bildung der roten und weißen Blutkörperchen…

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Mehr als die Summe der einzelnen Teile

Die Anzahl gleichzeitig wirkender, sogenannter Global-Change-Faktoren hat einen negativen Effekt auf die Vielfalt von Pflanzengemeinschaften – unabhängig von der Art der Faktoren. Zu diesem und weiteren Ergebnissen kommen Ökologen der Universität Konstanz in ihrer aktuellen Studie. Die globale Erderwärmung als ein Teil des Klimawandels ist wohl eines der bekanntesten Risiken für das ökologische Gleichgewicht von Lebensgemeinschaften und die Artenvielfalt auf unserem Planeten. Doch ökologische Lebensgemeinschaften sind weltweit vielen weiteren menschengemachten Faktoren, sogenannten Global-Change-Faktoren (GCF), ausgesetzt – und das in zunehmender…

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Mit Licht in die Nanowelt

Wie optische Mikroskope detaillierte Untersuchungen von Nanopartikeln erlauben. Es klingt, als wollte man eine Schallplatte mit einem Hammer abtasten: Licht ist eigentlich zu „grob“, um kleine Teilchen im Nanometerbereich damit abzubilden. In ihrem von der EU geförderten Projekt „Supercol“ wollen Wissenschaftler*innen aber genau das bewerkstelligen: Die Untersuchung von Nanopartikeln mit Licht. Damit dies gelingen kann kombinieren sie Nobelpreis-gekrönte Methoden mit modernen Computerverfahren. Das Ziel: Die Entwicklung neuartiger Nanopartikel für biomedizinische Anwendungen. Nanopartikel – also kleine Teilchen mit einer Größe im…

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Ein Vlies, das Chemotherapeutika direkt im Hirn freisetzt

Ein Team der Neurochirurgie am Uniklinikum Würzburg entwickelt gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) ein neuartiges innovatives Verfahren zur lokalen Chemotherapie von Glioblastomen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 1,6 Millionen Euro gefördert. Das Glioblastom ist der häufigste und zugleich aggressivste Hirntumor im Erwachsenenalter. Etwa 3.000 Menschen in Deutschland erkranken jedes Jahr daran. Ihnen verbleiben im Schnitt 14 bis 15 Monate Lebenszeit. Charakteristisch für diesen Tumor ist, dass er unkontrolliert in das gesunde Hirngewebe infiltriert….

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Neuartige Polymere verkapseln Duftstoffe

Forschungsteam der Universität Jena verkapselt Duftstoffe mit Polymeren und macht diese dadurch weniger belastend für die Umwelt. So angenehm manche Düfte auch sind, zu große Mengen Parfum aus Kosmetika, Putz- oder Waschmitteln können zu einer Umweltbelastung werden, wenn sie, statt auf der Haut oder Textilien zu wirken, ins Abwasser gelangen. Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. H. Schacher vom Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena, hat neuartige Polymere entwickelt, mit denen Duftstoffe verkapselt und so dosiert über…

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