In einer Pionierarbeit konnte ein deutsch-japanisches Team an BESSY II die 3D-Struktur eines katalytischen Metallo-Proteins bestimmen, das in allen Pflanzenzellen eine wichtige Rolle spielt. Es handelt sich dabei um die DYW-Desaminase-Domäne des so genannten RNA-Editosoms. In dieser DYW-Domäne sitzt ein Zink-Ion, dessen Aktivität mit einem sehr ungewöhnlichen Mechanismus kontrolliert wird. Das Team konnte nun diesen Mechanismus erstmals im Detail aufklären. Die Studie in Nature Catalysis gilt als Durchbruch auf dem Gebiet der molekularen Pflanzenbiologie und hat weitreichende biotechnologische Implikationen. Alle…

Wie eine von der Natur inspirierte Verbindung Wasserstoff produziert, das hat ein internationales Forschungsteam der Universitäten Jena und Mailand-Bicocca nun erstmals detailliert beschrieben. Die Erkenntnisse sind ein Grundstein zur energieeffizienten Produktion von Wasserstoff als nachhaltigem Energieträger. In der Natur gibt es Mikroorganismen, die Wasserstoff produzieren. Dazu nutzen sie spezielle Enzyme, die sogenannten Hydrogenasen. „Das besondere an den Hydrogenasen ist, dass sie den Wasserstoff katalytisch erzeugen. Anders als bei der Elektrolyse, wie sie industriell meist mit einem teuren Platinkatalysator betrieben wird,…

Umwelt-DNA bestätigt… Senckenberg-Wissenschaftler*innen haben mit einem internationalen Team die Vielfalt am Meeresgrund eines potentiellen Abbaugebietes für Manganknollen im pazifischen Ozean untersucht. Die Forschenden analysierten hierfür die Umwelt-DNA aus über 300 Sedimentproben. Sie zeigen in ihrer im Fachjournal „Frontiers in Marine Science“ erschienenen Studie, dass mindestens 60 Prozent der am Boden lebenden Foraminiferen, schalentragende Einzeller, genannt Kammerlinge, und ein Drittel aller Eukaryoten, Lebewesen mit Zellkern, noch unbeschrieben sind. Die Tiefsee zu erforschen ist kein leichtes Unterfangen: Expeditionen sind aufwendig zu organisieren,…

In der Magdeburger Universitätsklinik für Radiologie ist im Rahmen einer klinischen Studie europaweit der erste Patient mit einer neuartigen Tumortherapie der Leber behandelt wurden. Histotripsie heißt das innovative neue Verfahren aus den USA, was an der Universitätsklinik für Radiologie und Nuklearmedizin Magdeburg im Rahmen der sogenannten #HOPE4LIVER-Studie jetzt an einem Patienten erstmalig eingesetzt wurde. Damit ist die Universitätsmedizin Magdeburg der erste Standort in ganz Europa, der einen Patienten mit Lebertumoren innerhalb dieser klinischen Phase-I-Studie behandelt hat. Zuvor wurde das Verfahren…

Charité prüft neuen Therapieansatz in klinischer Studie. Forschende des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF) an der Charité – Universitätsmedizin Berlin und der Universität Bonn haben analysiert, wie SARS-CoV-2 den Stoffwechsel der Wirtszelle zu seinen Gunsten umprogrammiert. Wie sie im Fachblatt Nature Communications* berichten, konnten sie so vier Wirkstoffe identifizieren, die die Vermehrung des Virus in Zellen hemmen: die körpereigenen Stoffe Spermin und Spermidin, das experimentelle Krebsmedikament MK-2206 und das Bandwurmmittel Niclosamid. Ob sich Niclosamid auch bei Menschen als wirksam gegen…

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…

Eine Aortendissektion ist eine lebensbedrohliche Aufspaltung der Aortenwand, über deren Entstehung derzeit noch wenig bekannt ist. Forschende der TU Graz entwickelten nun Algorithmen und Modelle um die Diagnose und Behandlung frühzeitig zu unterstützen. Aortendissektionen werden in den meisten Fällen durch einen Einriss der inneren Schicht der Aortenwand, der Intima, ausgelöst. Dies hat zur Folge, dass Blut in den so entstandenen Zwischenraum strömt und ein sogenanntes „falsches Lumen“ bildet, welches die mechanische Belastung der Aortenwand grundlegend verändert. Im Verlauf der Aortendissektion…

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…

Forschende des MDC, des BIH und der Charité haben Methoden entwickelt, um Proteine in fixierten Proben von Krebsgeweben umfassend zu analysieren. Wie das Team in „Nature Communications“ berichtet, lassen sich damit neue Erkenntnisse über die Krankheitsabläufe bei verschiedenen Krebsarten gewinnen. Um eine Krebserkrankung zu diagnostizieren, entnehmen Ärzt*innen heute wie schon vor 100 Jahren ihren Patient*innen Gewebeproben, die sie – meist fixiert in Formalin – mikroskopisch untersuchen. In den vergangenen 20 Jahren wurden zudem genetische Verfahren etabliert, die es erlauben, Mutationen…

Fraunhofer IKTS Dresden entwickelt »μPCR«-Hochleistungsmodule für die schnelle thermische Zyklierung biologischer Proben. Die Corona-Pandemie hat das weltweite Interesse an schnellen und dennoch zuverlässigen Virentests stark wachsen lassen. Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS hat nun innovative »μPCR«-Labormodule entwickelt, um die »Polymerase-Kettenreaktion« (Polymerase Chain Reaction, kurz: PCR) für derartige Tests deutlich zu beschleunigen. Dabei werden schnelle Temperaturwechsel für die Proben benötigt, die durch eine Kombination aus Keramik-3D-Druck und aufgebrachter Elektronik möglich werden. »Mit dieser Lösung wollen wir dazu beitragen,…

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…