Mit optischer Pinzette den Lebenszyklus der Zelle erfühlen: Forschungsteam beobachtet veränderte Strukturen im Inneren

Menschen sind eine Ansammlung von Billionen lebender Zellen, die alle aus einer einzigen befruchteten Eizelle hervorgegangen sind. Die Zellteilung ist eine der grundlegendsten Prozesse des Lebens ist. Form und mechanische Eigenschaften von Zellen verändern sich bei der Teilung. Bislang war jedoch wenig darüber bekannt, was genau im Inneren der Zelle während der Zellteilung vor sich geht. Ein in Göttingen und Münster ansässiges Forschungsteam hat herausgefunden, dass das Innere der Zelle weicher und flüssiger wird, während es gleichzeitig während der Zellteilung weniger aktiv ist. Die Ergebnisse der Studie sind in der Fachzeitschrift Nature Physics erschienen.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Licht an für die Kraftwerke der Zelle: CECAD Forschungszentrum leuchtet grün

Am Samstag, den 25. September, nehmen der Sonderforschungsbereich 1218, der die Regulation der zellulären Funktion durch Mitochondrien untersucht, und das Exzellenzcluster für Alternsforschung CECAD an der weltweiten Aktion „Light Up for Mito“ teil. Ab 20 Uhr leuchtet das CECAD Forschungszentrum grün.

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Wie das Stutzen des Zytoskeletts die Zelle bewegt

Unsere Zellen zeichnen sich durch Stabilität aus und sind dennoch hoch flexibel. Sie können ihre Form verändern und sich sogar im Gewebe bewegen. Die dafür benötigten Kräfte entstehen durch ein dynamisches Netzwerk aus verzweigten Aktinfilamenten, dem Zytoskelett. Ein interdisziplinäres Team um Peter Bieling und Stefan Raunser vom Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie (MPI) in Dortmund hat nun einen bisher unbekannten Mechanismus aufgedeckt, der erklärt, wie das Kappen von alten Aktinfilamenten das Wachstum neuer Filamente fördert. So werden die Struktur und die Funktion des Zytoskeletts aufrechterhalten, genau wie beim Rückschnitt der Hecke im Garten.

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Warum ein mutierter Kaliumkanal in roten Blutzellen zur Blutarmut führen kann

Eine Variante der Blutarmut (Anämie) ist die so genannte Gárdos Channelopathy, eine durch Genmutation ausgelöste Fehlfunktion so genannter Gárdos-Kanäle. Durch diese gelangen Kalium-Ionen aus den roten Blutzellen hinaus. Ist die Funktion der Kanäle gestört, wirkt sich das auch auf die Calcium-Konzentration der Zellen aus. Mit schwerwiegenden Folgen: Zu viel Calcium lässt die Zelle sterben. In der Folge kommt es dann zur Anämie. Forscher der Saar-Uni haben den Zusammenhang zwischen Kalium- und Calciumströmen bei dieser genetischen Mutation nun untersucht und im Fachjournal Blood Advances veröffentlicht.

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Lebenswichtiges Metall – wie wird Molybdän biologisch nutzbar?

Das Metall Molybdän ist als Bestandteil von Molybdän-Stahl oder als Molybdänsulfid, einem Additiv von Motorölen, bekannt. Neben diesen technischen Anwendungen hat Molybdän auch eine wichtige biologische Funktion: In der Zelle ist es Bestandteil des sogenannten Molybdäncofaktors. Kommt es zu Mutationen in einem für die Biosynthese des Molybdäncofaktors wichtigen Enzym, der sogenannten Molybdän-Insertase, hat dies drastische und schließlich tödliche Folgen für den betroffenen Patienten. Das Team um Dr. Tobias Kruse von der TU Braunschweig hat herausgefunden, wie die Molybdän-Insertase Molybdän in den Molybdäncofaktor einbaut und damit die Grundlage für einen Therapieansatz geschaffen.

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Programmierter Zelltod von Tumorzellen durch synthetische RNA-Moleküle

Für Körperzellen ist es überlebenswichtig, dass sie das Eindringen von Viren erkennen, um sich vor ihnen zu schützen. Im Gegensatz zur menschlichen Zelle, deren Erbsubstanz aus Desoxyribonukleinsäure (DNA) besteht, ist der Informationsträger bei Viren oft die Ribonukleinsäure (RNA). Allerdings nutzt auch die menschliche Zelle RNA, etwa bei der Produktion von Proteinen. Daher ist es entscheidend zu erkennen, ob es sich um eigene oder „feindliche“ RNA handelt.

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Flashmob im Zellkern

Der Zellkern ist weit mehr als eine Art Aufbewahrungs-Behälter für Chromosomen: In ihm sitzt auch die komplexe Maschinerie, die Abschriften der gerade benötigten Gene herstellt und in die Zelle entlässt. Manche der daran beteiligten Proteine sind nicht gleichmäßig im Kern verteilt, sondern sammeln sich an bestimmten Stellen. Eine Studie der Universitäten Würzburg, Heidelberg und Bonn mit Hilfe der Evotec SE am Standort Martinsried zeigt nun, wie diese „Flashmobs“ reguliert werden. Aus den Ergebnissen könnten langfristig auch neue Therapie-Ansätze der spinalen Muskelatrophie resultieren. Sie sind in der Zeitschrift Cell Reports erschienen.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Fortschritt bei der genetischen Analyse von Mäusen

Um zu verstehen, welche Rolle ein Gen in Entwicklung, Degeneration und Krankheit spielt, nutzen BiologInnen seit hundert Jahren einen Trick der Natur: Während das Genom in allen Zellen eines Organismus prinzipiell gleich ist, können in einzelnen Zellen Mutationen auftreten. Durch diese Mutationen unterscheidet sich eine Zelle von ihren Nachbarn, und der Organismus bildet ein „genetisches Mosaik“. Nun hat Simon Hippenmeyer, Professor am Institute of Science and Technology Austria (IST Austria), die genetische Mosaikanalyse weiterentwickelt. Sie machen fast alle Gene im Mausgenom für die genetische Mosaikanalyse in einer Zelle zugänglich.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Niclosamid: Forscher testen Bandwurmmittel gegen Corona

Wenn der Sars-CoV-2-Erreger eine Zelle befällt, programmiert er deren Stoffwechsel um. Forscher haben sich diesen Prozess jetzt im Detail angesehen. Dabei sind ihnen interessante Wirkstoffe aufgefallen.

Quelle: SPIEGEL ONLINE

Beeinflussen Purine die Krebsentstehung?

Zahlreiche Entstehungsprozesse von Krankheiten stehen in Verbindung mit der epigenetischen Regulation. Ein Protein, das im Prozess dieser Regulation involviert ist und als wichtiger Krebsmarker identifiziert wurde, ist BRD4. Eine aktuell in Nature Metabolism publizierte Studie des CeMM Forschungszentrums für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften zeigt nun, dass die Zufuhr von Purinen sowie die Purin-Synthese einer Zelle die BRD4-Aktivität beeinflussen und somit eine Rolle im Krebsentstehungsprozess spielen können.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

SARS-CoV-2-Forschung: Zweiter möglicher Wirkmechanismus von Remdesivir entdeckt

Bei der Infektion einer Zelle sorgt SARS-CoV-2 nicht nur dafür, dass die Wirtszelle neue Viruspartikel herstellt. Das Virus unterdrückt auch Abwehrmechanismen der Wirtszelle. Dabei spielt das Virenprotein nsP3 eine zentrale Rolle. Durch Strukturanalysen haben Forscher:innen der Goethe-Universität jetzt in Kooperation mit dem schweizerischen Paul-Scherrer-Institut herausgefunden, dass ein Abbauprodukt des Virostatikums Remdesivir an nsP3 bindet. Dies deutet auf einen weiteren, bislang unbekannten Wirkmechanismus von Remdesivir hin, der wichtig für die Entwicklung neuer Medikamente gegen SARS-CoV-2 und andere RNA-Viren sein könnte.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Forschungsteam unter Leitung der Universität Göttingen entdeckt neuartigen „An/Aus“-Schalter in Proteinen

Proteine erfüllen in der Zelle eines jeden Lebewesens eine Vielzahl von Funktionen und spielen bei fast allen biologischen Prozessen eine entscheidende Rolle. Sie steuern nicht nur den Stoffwechsel, die zelluläre Signalübertragung und die Energieproduktion, sondern sind als Antikörper auch die Frontarbeiter unseres Immunsystems im Kampf gegen Krankheitserreger wie das Coronavirus. Angesichts dieser wichtigen Aufgaben ist es nicht verwunderlich, dass die Aktivität der Proteine streng kontrolliert wird. Es gibt zahlreiche chemische Schalter, die die Struktur und damit die Funktion von Proteinen als Reaktion auf wechselnde Umweltbedingungen und Stress steuern.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Wie SARS-Coronaviren die menschliche Zelle zum eigenen Vorteil umfunktionieren

Coronavirus-Forscherinnen und -Forscher um Prof. Rolf Hilgenfeld von der Universität zu Lübeck und Privatdozent Dr. Albrecht von Brunn von der Ludwigs-Maximilians-Universität München, beides Forscher am Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF), konnten einen Forschungserfolg im angesehenen „EMBO Journal“ publizieren: Sie fanden heraus, wie SARS-Viren die Herstellung viraler Proteine in infizierten Zellen so anregen, dass viele neue Kopien des Virus gebildet werden können. Andere Coronaviren als SARS-CoV und SARS-CoV-2 verfügen nicht über diesen Mechanismus, so dass hier eine Erklärung für die ungleich höhere Pathogenität der SARS-Viren liegen könnte.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Altruismus in der Zelle

Jena/Barcelona. Infektionen durch Hefepilze der Gattung Candida lösen eine Immunantwort aus, die bisher ausschließlich bei der Abwehr von Viren, Bakterien oder Parasiten bekannt war. Ein Forschungsteam aus Jena und Barcelona identifizierte einen Mechanismus, der zur Behandlung der Infektion beitragen könnte, wie die Wissenschaftler*innen in der Zeitschrift Nature Microbiology berichten.

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Analyse von Krebsstammzellen auf Einzelzellebene

Mit einem neuen Verfahren lassen sich Stammzellen und Krebsstammzellen auf der Einzelzellebene untersuchen und die daraus hervorgehenden Zellklone direkt nachverfolgen. Entwickelt wurde die Methode von Wissenschaftlern vom Stammzellinstitut HI-STEM*, vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ), vom European Molecular Biology Laboratory (EMBL) und vom Zentrum für Genomregulation in Barcelona. Die Forscher kombinierten die Analyse der genomischen Krebs-Mutationen mit den assoziierten Expressionsprofilen in jeweils derselben Zelle. Auf diese Weise untersuchten sie tausende von Einzelzellen parallel.

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PSMA-bindende Wirkstoffe: vielseitig einsetzbar gegen Prostatakrebs

PSMA-bindende Wirkstoffe docken spezifisch an Prostatakrebszellen an. Gekoppelt an diagnostische oder therapeutische Radionuklide können sie die Diagnostik und die Behandlung von Prostatakrebs verbessern. Wissenschaftler vom DKTK Partnerstandort Freiburg untersuchten zusammen mit Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für medizinische Forschung nun erstmal mithilfe der STED-Mikroskopie, wie diese Wirkstoffe von der Zelle aufgenommen und intrazellulär verteilt werden.

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Ush ist nicht gleich Ush: Ein Protein für mehr als einen Zweck

Ein Multifunktionswerkzeug zeigt seine Einsatzmöglichkeiten: Das Protein U-shaped (Ush) nimmt verschiedene Formen an, die ganz unterschiedlich auf die Entwicklung von künftigen Blutzellen einwirken. Je nachdem, in welcher Form Ush vorliegt, schaltet es bestimmte Gruppen von Genen ein, die den weiteren Werdegang der Zelle vorgeben. Das hat eine Forschungsgruppe aus der Medizin herausgefunden, indem es die Vorläufer von Blutzellen bei Fruchtfliegen untersuchte. Das Team um den Marburger Molekularbiologen Professor Dr. Alexander Brehm berichtet über die Ergebnisse in der Fachzeitschrift „PLoS Genetics“.

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Chloroplasten auf Wanderschaft – Wie verschieden Pflanzen ihr Erbgut miteinander teilen können

Das Erbgut liegt gut geschützt im Zellkern einer jeden Zelle und speichert sämtliche Informationen, die einen Organismus ausmachen. So ist z.B. die Information über die Größe oder Blütenarbe vordefiniert. Darüber hinaus enthalten Zellen kleine Organellen, wie Chloroplasten und Mitochondrien, die ebenfalls ein eigenes Erbgut besitzen. Aber ist das Erbgut tatsächlich fest innerhalb einer Zelle gespeichert? Nein! Wie man heute weiß, kann das Erbgut von Zelle zu Zelle wandern und sogar zwischen verschiedenen Organismen ausgetauscht werden. Forscher des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie konnten mit Hilfe neuer Ansätze erstmals zeigen, wie das Erbgut auf Wanderschaft geht.

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Proteinfabriken bei der Arbeit – Detaillierte Struktur von Ribosomen in Nervenzellen aufgeklärt

Die fein regulierte Proteinproduktion der Zelle findet an den Ribosomen statt. Welche Regulatoren steuern diese Abläufe in bestimmten Geweben und auf welche Weise? Das hat jetzt ein Forschungsteam der Charité – Universitätsmedizin Berlin anhand der detaillierten Struktur des Ribosomenkomplexes untersucht. Auf diese Weise konnte das Team einen neuen Regulationsfaktor für die Entwicklung des Gehirns identifizieren, wie jetzt im Fachmagazin Molecular Cell* beschrieben ist.

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3D-Struktur von RNA Polymerase III entschlüsselt

Das Enzym RNA Polymerase III (Pol III) tritt in allen höheren Organismen auf und ermöglicht das Übersetzen bestimmter Sequenzen des genetischen Bauplans einer Zelle in RNA. In der Zelle ist Pol III ein wesentlicher Faktor für Wachstum und Überleben, Fehlfunktionen können bestimmte Tumor- oder Erbkrankheiten auslösen. Um Pol III funktionell besser zu verstehen und seine Struktur auf molekularer Ebene zu bestimmen, haben sich die Arbeitsgruppen um Prof. Dr. Alessandro Vannini am Institute of Cancer Research in London und Prof. Dr. Christoph Engel an der Universität Regensburg zusammengeschlossen. Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

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Das Protein-Mikroskop

Wo sitzt welches Protein? An der TU Wien wurde nun eine neue Technik entwickelt, mit der man den Aufenthaltsort von Proteinen in der Zelle mit höchster Präzision erfassen kann.

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tRNA-Fragmente sind an Immunreaktion nach Schlaganfall beteiligt

Ein Schlaganfall ist ein gravierender Eingriff in das körperliche Gleichgewicht (Homöostase). Unter anderem löst das Immunsystem eine Entzündungsreaktion aus, die in eine Immunschwäche umschlagen kann. Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung der Goethe-Universität konnte jetzt erstmals zeigen, dass in dieser Immunantwort tRNA-Fragmente eine Rolle spielen. Fragmente von tRNAs, die während der Proteinsynthese Aminosäuren transportieren („transfer RNA“), galten lange nur als Abfallprodukte in der Zelle. Ziel der Untersuchungen ist es, neue Zielstrukturen für Therapeutika zu finden.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Was die Körnchen im Kern zusammenhält – Gerüst von Proteinflecken im Zellkern nach 100 Jahren identifiziert

Nuclear Speckles sind winzige Zusammenballungen von Proteinen im Kern der Zelle, die an der Verarbeitung genetischer Information beteiligt sind. Berliner Forschende zeigen nun, wie die Speckles aufgebaut sind und konnten dabei eine langjährige Wissenslücke schließen.

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Erste hochskalierbare Methode zur Untersuchung der Proteinlevel und Proteinlokalisierungen in Zellen entwickelt

ForscherInnen des CeMM haben nun eine hochskalierbare Methode entwickelt, die es erlaubt, Hunderte von Proteinen parallel zu untersuchen, um die Veränderungen ihrer Mengen und Lokalisierungen in der Zelle zu verfolgen. Diese neuartige Strategie kann beispielsweise verwendet werden, um die Auswirkungen von Wirkstoffkandidaten auf zahlreiche Proteine in der Zelle zu beobachten und stellt somit einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung und Charakterisierung von Medikamenten gegen Krankheiten wie Krebs dar. Die Erkenntnisse wurden nun im international renommierten Fachjournal Genome Research veröffentlicht.

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Dicht an dicht in der Zelle

Chemiker der Universität Konstanz erforschen den Einfluss der Moleküldichte in der Zelle auf die Stabilität eines Proteins auf atomarer Ebene.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft