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Dem Geheimnis der Zellregulation auf der Spur

Ribonukleinsäuren (RNA) sorgen dafür, dass die Blaupause im Zellkern in lebenswichtige Proteine übersetzt und die Zellfunktionen reguliert werden. Allerdings ist wenig über die Struktur und Funktionsweise besonders langer RNAs, die aus hunderten oder tausenden Bausteinen bestehen, bekannt. Chemiker der Universität Bonn haben nun hierfür eine neue Methode entwickelt: Mit winzigen „Fähnchen“ markieren sie die komplexen Moleküle und messen mit einem „molekularen Lineal“ die Abstände dazwischen. Die Ergebnisse sind vorab online im Fachjournal „Angewandte Chemie International Edition“ veröffentlicht. Die Druckausgabe erscheint demnächst.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Dresdner Forscher entdecken Mechanismus bei aggressivem Krebs

Enzym blockiert Wächterfunktion gegen unkontrollierte Zellteilung

Wissenschaftler des Universitätsklinikums Carl Gustav Carus Dresden im Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (NCT/UCC) haben gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam in Laborversuchen einen bislang unbekannten Überlebensmechanismus im Zellkern besonders aggressiver Tumorzellen entschlüsselt. Eine wichtige Rolle hierbei spielt das proteinspaltende Enzym Caspase 8, das sich ausschließlich bei aggressiven Krebszellen im Zellkern anreichert. Ließe sich das Enzym an dieser Stelle chemisch hemmen, wäre es denkbar, verschiedene Krebserkrankungen auch in fortgeschrittenen Stadien wirkungsvoll zu bekämpfen.

Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Ulmer Forscher beobachten Genomaktivierung "live" im Fischembryo

Wissenschaftlern der Universität Ulm ist es erstmals gelungen, mit Hilfe eines speziell entwickelten Fluoreszenzmikroskops „live“ in der Zelle zu verfolgen, wie der Transkriptionsprozess während der Embryonalentwicklung erstmals in Gang gebracht und damit das Genom aktiviert wird. Sie fanden dabei heraus, dass das Volumen des Zellkerns eine Schlüsselrolle spielt, das sich im Zuge der ersten Zellteilungen immer weiter verkleinert.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Notsignal im Zellkern – neuartiger Mechanismus der Zellzykluskontrolle

Ein RNA-Bindeprotein in neu entdeckten Zellkernkörperchen verhindert Zellteilung und wacht über Genomstabilität
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Einheitliche Standards für epigenetische Daten gefordert

Der Zellkern ist so etwas wie die Schaltzentrale jeder Zelle. Jüngste Studien offenbaren immer mehr Informationen über seine Organisation und Dynamik. Allerdings stellen die rasanten Entwicklung der Methoden und die zunehmende Komplexität der Daten große Herausforderungen dar. In ‚Nature Genetics‘ fordern führende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Feld daher einheitliche Standards für entsprechende Daten. Unter ihnen ist auch Maria Elena Torres-Padilla vom Helmholtz Zentrum München.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Chromatinstruktur – Packen und entpacken

Im Zellkern ist das Erbgut dicht gewickelt. Trotzdem muss die Zelle immer wieder unterschiedliche Gene zugänglich machen. LMU-Forscher haben nun einen Mechanismus entschlüsselt, wie die molekularen Maschinen dabei DNA mit einem Zollstock aus Proteinen abmessen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Zellteilung: Embryos entstehen womöglich ein paar Stunden später als gedacht

Damit ein Embryo entsteht, müssen die Zellkerne von Vater und Mutter in der Eizelle verschmelzen. Nun zeigt sich: Das geschieht wohl erst nach der ersten Teilung. (Mehr in: ZEIT ONLINE: Mehr aus Forschung und Wissenschaft)

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Neuer Wirkungsmechanismus des Pflanzenhormons Auxin nachgewiesen

Das Hormon Auxin ist für die Entwicklung von Pflanzen essentiell. Es steuert eine Vielzahl von Prozessen, von der Embryonalentwicklung im Samen bis zur Verzweigung der wachsenden Pflanze. Bislang glaubte man, dass sein Signalmechanismus hauptsächlich im Zellkern wirkt und ausschließlich über ein Regulieren der Gentranskription funktioniert. WissenschaftlerInnen um Jiří Friml vom Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) haben nun aber bewiesen, dass ein anderer Wirkmechanismus existiert und dass die Zellen in den Wurzeln auch unmittelbar auf Auxin reagieren können. Diese Wirkungsweise ermöglicht eine schnelle Richtungsanpassung des Wurzelwachstums.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Ein Fall von „Kiss and Tell“: Chromosomales Kissing wird fassbarer

Chromosomen sind im Zellkern unterschiedlich verteilt; ihre Anordnung und Kommunikation miteinander sind bislang kaum verstanden. Forschungsteams aus Berlin und Jena veröffentlichen nun im EMBO Journa,l welchen Effekt strukturelle Chromosomenaberrationen auf die Organisation des Genoms (Chromosomal Kissing) und auf den Krankheitsverlauf haben.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Wie miRNAs die Genexpression regulieren

miRNAs sind nicht nur im Zytoplasma, sondern auch im Zellkern aktiv
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Überleben bei Hunger – Neuer Mechanismus für Zellerhalt entdeckt

Forscher des Leibniz-Instituts für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) haben in Kooperation mit dem Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, Massachusetts, USA, einen neuen Mechanismus entdeckt, der für den Zellerhalt bei Nährstoffmangel wichtig ist. Das Protein NUFIP1, das normalerweise im Zellkern vorkommt, wandert bei Nährstoffmangel in das Zytoplasma und bindet an Ribosomen, die damit für den Abbau markiert werden; eine wichtige Überlebensstrategie der Zelle, um bei Hunger den Erhalt der Zelle abzusichern. Die Forschungsergebnisse wurden jetzt in der renommierten Fachzeitschrift Science publiziert.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Faltkunst im Zellkern

Strukturelle Chromosomen-Mutationen können die Faltung der DNA im Zellkern beeinflussen und zu einer Fehlregulation von Genen führen. Wissenschaftler/innen des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik (MPIMG) in Berlin haben gemeinsam mit Physiker/innen der Universität Neapel Verfahren für Vorhersagen entwickelt, ob und wie solche Struktur-Varianten die dreidimensionale Faltung der Chromosomen verändern. Damit wollen die Forscher/innen herausfinden, ob bestimmte Mutationen die Genregulation beeinflussen und so Krankheiten verursachen können.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Strukturbiologie – Die Entpackungskünstler

Im Zellkern ist das Erbgut eng gepackt, trotzdem muss die Zellmaschinerie laufend unterschiedliche Gene ablesen. LMU-Forscher zeigen, wie Proteine zusammenarbeiten, um als molekularer Motor den langen DNA-Faden auf- und abzuspulen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Signalweg in den Zellkern

Das Hormon Auxin steuert viele Prozesse in Pflanzen – nun zeigen Forscher, wie es an seinen Bestimmungsort gelangt
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Sex dient der DNA-Reparatur

Warum ist die sexuelle Fortpflanzung bei allen höheren Lebewesen dominant? Worin liegen die Vorteile dieses aufwändigen Prozesses? Um diese kontroversen Fragen der Evolutionsbiologie zu beantworten, haben Wissenschaftler der Universitäten Göttingen und Amsterdam die Entstehung von Lebewesen mit Zellkern vor etwa zwei Milliarden Jahren rekonstruiert.
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Die Wächter des Tores

Damit Proteine aus dem Zellplasma in den Zellkern gelangen, müssen sie ein Tor passieren, den Kernporenkomplex (NPC). Bisher war jedoch nicht bekannt, ob die Zelle die Proteine überwachen kann, die durch den NPC wandern. Mit Hilfe der in-situ-Kryo-Elektronentomographie untersuchten Forscher des Max-Planck-Instituts für Biochemie Zellen im lebensechten Zustand. Sie fanden heraus, dass NPCs mit Proteasomen, molekularen Maschinen, umgeben sind. Proteasomen bauen fehlgefaltete Proteine ab und schützen die Zelle so vor Schäden. Die NPC-gebundenen Proteasomen überwachen den Transport durch den NPC, um sicherzustellen, dass nur korrekt gefaltete Proteine in den Kern oder aus ihm heraus gelangen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Live und in Farbe: Gerüstbauer helfen bei der Kernteilung

Lebende Zellen benutzen zum Innenausbau dasselbe Material, das sie auch für die Außenhülle verwenden – so lässt sich zusammenfassen, was Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um den Marburger Pharmakologen Professor Dr. Robert Grosse herausgefunden haben, als sie die Kernteilung von Zellen beobachteten: Das präzise Wachstum der neuen Zellkerne findet nur statt, wenn sich das Gerüstprotein Aktin darin zu Fäden zusammenlagert, wie man sie bislang nur von der Zellmembran kennt. Das internationale Forschungsteam berichtet über seine Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Cell Biology“.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Drehtür am Zellkern: Wie Shuttle-Proteine die Kernpore steuern

Kernporen sind winzige Kanäle, durch die Stoffe zwischen Zellkern und Zytoplasma transportiert werden. Das gängige Modell zur Regulierung dieses nuklearen Transports könnte nun durch eine neue Studie von Forschern der Universität Basel widerlegt worden sein. Die im «Journal of Cell Biology» veröffentlichte Studie zeigt, dass Shuttle-Proteine, sogenannte Importine, die Funktion der nuklearen Poren steuern. Bislang ging man vom Gegenteil aus und nahm an, dass die nuklearen Poren den Importin-Shuttle steuern würden.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Wie die Zellen zu ihren Kraftwerken kamen

Evolutionsbiologie

Düsseldorf, 22. Juni 2017: Komplexe Zellen, so genannte Eukaryoten, besitzen neben dem Zellkern weitere abgeschlossene Zellbestandteile. Dazu gehören Mitochondrien, die Zellkraftwerke, welche früher eigenständige Bakterien waren. Wie es dazu kam, dass eine Zelle eine andere in sich aufnahm, hinterfragten Wissenschaftler vom Institut für Molekulare Evolution der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) zusammen mit Kollegen aus den Niederlanden und der Slowakei. Ihre Ergebnisse publizierten sie kürzlich in der Fachzeitschrift Microbiology and Molecular Biology Reviews.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Wie Cohesin die Erbsubstanz in Falten legt

Um DNA platzsparend zu verpacken, aber auch um entfernte Bereiche einander anzunähern, wird die Erbsubstanz im Zellkern zu Schleifen gefaltet. Wissenschaftler am Wiener Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) klären einen beteiligten Mechanismus und veröffentlichen ihre Arbeit im Wissenschaftsjournal NATURE.
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Planctomyceten sind keine Vorfahren der Eukaryoten: Braunschweiger Forscher schreiben Lehrbücher um

Die Planctomyceten gelten aufgrund ungewöhnlicher, zellbiologischer Eigenschaften als fortgeschrittene Bakterien, die Zellkompartimente und teilweise sogar ein Art Zellkern wie pflanzliche und tierische Zellen aufweisen. Wissenschaftler des Leibniz-Institut DSMZ konnten nun nachweisen, dass diese Lehrbuchmeinung auf nicht ausreichende Untersuchungsmethoden zurückgeht. Planctomyceten sind demnach klassische gramnegative Bakterien und kein Bindeglied zu den komplexeren Eukaryoten. Sie verfügen aber über besondere Eigenschaften wie etwa Einstülpungen der Zytoplasma-Membran oder eine molekulare Angel zur Bindung von Nährstoffen. .
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Zellkern-Architektur entsteht beim Erwachen des Genoms

Max-Planck Wissenschaftler enträtseln wann in der Entwicklung die 3D-Organisation des Genoms im Zellkern entsteht. Ihre Ergebnisse, publiziert in Cell, zeigen, dass das Genom seine richtige Form annimmt wenn die Transkription zum ersten Mal in der Zygote angeschaltet wird. Transkription per se ist für diesen Prozess aber nicht nötig.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Dreidimensionale "Landkarte" zeigt Genomstruktur von Stammzellen

Damit die rund zwei Meter lange DNA in einem einzigen Zellkern Platz finden kann, muss sie sich falten. Dieser Aufwand kann nur in mehreren Etappen – von der Doppelhelix zu ganzen Chromosomen – bewerkstelligt werden. Aus dem Faltungsprozess ergeben sich unterschiedliche dreidimensionale Strukturen des Genoms, die miteinander interagieren und so zelluläre Prozesse beeinflussen. Erstmals gelang es ForscherInnen um Martin Leeb von den Max F. Perutz Laboratories (MFPL) der Universität Wien, gemeinsam mit der Universität Cambridge, die 3D-Strukturen des Genoms von Säugetieren in einzelnen Zellen zu klären. Die Resultate wurden in der renommierten Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Knotenfrei: DNA im Zellkern: Zwei Meter Band zur Kugel geknüllt

(Mehr in: RSS-Feed Wissenschaft – die neusten Meldungen zum Thema Wissenschaft von STERN.DE)

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Molekularer Aufbau des Zellkern-Skeletts erstmals aufgeklärt

Mittels 3-D-Elektronenmikroskopie konnten Strukturbiologen der Universität Zürich erstmals die Architektur der Lamina des Zellkerns in molekularer Auflösung darstellen. Dieses Gerüst stabilisiert den Zellkern höherer Lebewesen und ist bei der Organisation, Aktivierung und Duplizierung des Erbmaterials beteiligt. Schwere Krankheiten wie Muskelschwund oder vorzeitige Vergreisung, die durch Mutationen in den Laminen, den Hauptbestandteilen der Lamina, verursacht werden, lassen sich nun besser erforschen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Erbsubstanz-Moleküle werden auf Bio-Chip wie in der Natur zusammengepackt

Normalerweise stoßen sich einzelne Moleküle des Erbmaterials gegenseitig ab. Ist jedoch wenig Platz, müssen die DNA-Moleküle dichter gepackt werden. In Spermien, im Zellkern und in der Protein-Hülle eines Virus ist dies der Fall. Einem internationalen Physiker-Team ist es nun gelungen, diese sogenannte DNA-Kondensation auf einem Bio-Chip künstlich nachzuempfinden.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Röntgenuntersuchung zeigt: Arsen sammelt sich bei Pflanzen im Zellkern

Giftiges Arsen sammelt sich bei Pflanzen zunächst im Zellkern. Das zeigt eine Röntgenuntersuchung der Wasserpflanze Raues Hornblatt (Ceratophyllum demersum) an DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III. Schon bei vergleichsweise geringer Konzentration überschwemmt das Arsen auch die Vakuole, einen mit Flüssigkeit gefüllten Hohlraum, der nahezu den gesamten Innenraum der Zelle einnimmt. Das haben Forscher um Prof. Hendrik Küpper von der Tschechischen Akademie der Wissenschaften und der Südböhmischen Universität in Budweis (Tschechien) in einem Projekt herausgefunden, das Dr. Seema Mishra (jetzt am National Botanical Research Institute in Lucknow, Indien) in Küppers Gruppe etabliert hatte.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Wenn die zelluläre Müllabfuhr nicht kommt, gibt es Stress

Erblich bedingte Störung des Abbaus von DNA-Resten kann Autoimmunkrankheiten auslösen: Mit der Erforschung seltener Erkrankungen des angeborenen Immunsystems haben Wissenschaftler der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus (TU Dresden) neue Erkenntnisse darüber gewonnen, wie die Zelle verhindert, dass Abfallprodukte aus dem Zellstoffwechsel das Immunsystem fälschlicherweise aktivieren und auf diese Weise Autoimmunkrankheiten hervorrufen können. Im Mittelpunkt steht dabei ein Enzym, das kurze DNA-Fragmente abbaut, die bei DNA-Reparaturvorgängen im Zellkern als Abfallprodukte entstehen. Fehlt dieses Enzym, werden diese DNA-Abfallprodukte nicht mehr entsorgt.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Erste Filmaufnahmen von Kernporen

Mithilfe eines extrem schnellen und präzisen Rasterkraftmikroskops haben Forscher der Universität Basel erstmals «lebendige» Kernporenkomplexe bei der Arbeit gefilmt. Kernporen sind molekulare Maschinen, die den Verkehr in und aus dem Zellkern kontrollieren. In ihrem kürzlich in «Nature Nanotechnology» publizierten Artikel erklären die Forscher, wie bewegliche «Tentakeln» in der Pore die Passage von unerwünschten Molekülen verhindern.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Faszinierender Blick in den Zellkern

Veröffentlichungen in Nature Communications zur DNA-Replikation

Vor jeder Zellteilung muss die Erbsubstanz kopiert werden. Die Startpunkte der DNA-Verdoppelung in Zellen von Menschen und Mäusen haben Wissenschaftler um Biologieprofessorin M. Cristina Cardoso von der TU Darmstadt jetzt erstmals unter dem Mikroskop verfolgt. Zusammen mit Forschern um Physikprofessorin Barbara Drossel entwickelten sie ein Computermodell, das die räumliche und zeitliche Verteilung der Replikationsorte beschreibt und erstaunlich gut mit der mikroskopischen Beobachtung übereinstimmt. Die Ergebnisse veröffentlichten die Forscher kürzlich in zwei Artikeln in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Wo kommt der Zellkern her?

Veröffentlichung zur Evolutionsbiologie
01.04.2016 – In der Natur existieren zwei Typen von Zellen: die ursprünglichen Prokaryoten und die komplexen Eukaryoten, aus denen alle höhere Lebewesen bestehen. Doch wie hat sich die komplexe innere Struktur der Eukaryoten mit ihrer Menge an Kompartimenten entwickelt? Düsseldorfer Evolutionsbiologen sehen in den Mitochondrien die Lösung für dieses Rätsel. In der Fachzeitschrift Trends in Microbiology veröffentlichen sie ihre neue Theorie.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Molekularer Lotse schafft verirrte Proteine auf schnellstem Wege aus dem Zellkern heraus

Sicherheits-Kontrollen sind für lebende Zellen unverzichtbar. Hochselektive Tore in den zwei Hüllmembranen des Zellkerns – sogenannte Kernporen – überwachen, welche Moleküle in den Kern hinein dürfen und welche nicht. Wie Wissenschaftler um Dirk Görlich und Henning Urlaub am Max-Planck-Institut (MPI) für biophysikalische Chemie nun herausgefunden haben, ist diese Kontrolle an der Kernpore weniger zuverlässig als bisher gedacht. Die Forscher konnten zeigen, dass sich oft Proteine aus dem Zellplasma in den Zellkern verirren. Dort bleiben sie jedoch nicht lange unentdeckt. Das Shuttle-Protein CRM1 erkennt, welches Protein dort nicht hingehört und lotst dieses schnell aus dem Zellkern heraus.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Mit Hilfe von Licht den Proteintransport aus dem Zellkern heraus steuern

Mit Hilfe eines lichtempfindlichen pflanzlichen Proteins, das gentechnisch verändert wurde, lässt sich der Proteintransport aus dem Zellkern heraus durch Lichteinfluss kontrollieren: Ein solches „Werkzeug“ aus dem Bereich der Optogenetik haben jetzt erstmals Biologen der Universität Heidelberg und des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) entwickelt. Die Wissenschaftler dazu die Methoden der Synthetischen Biologie und kombinierten einen Lichtsensor aus der Haferpflanze mit einem Transportsignal. Damit ist es nun möglich, den Ort und entsprechend die Aktivität von Proteinen in Säugerzellen durch Beleuchtung von außen präzise zu steuern.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Warum Nervenzellen sterben

In Hirnzellen von Patienten mit der Alzheimer- oder Huntington-Krankheit können Mediziner und Forscher unter dem Mikroskop Proteinverklumpungen, auch Aggregate genannt, sehen. Dass diese Aggregate zum Tod der Nervenzellen beitragen, wird schon lange vermutet. Wie Science jetzt berichtet, haben Forscher um Mark Hipp und Ulrich Hartl vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried gezeigt, dass der Ort der Aggregate innerhalb der Zelle ihr Überleben beeinflusst. Während Proteinklumpen im Zellkern die Zellfunktion kaum beeinflussen, stören sie im Zellplasma wichtige Transportwege zwischen Zellplasma und Zellkern. Dies führt langfristig zum Tod der Zellen und Voranschreiten der Krankheit.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Wie die DNA Distanzen überbrückt: Ein neues Verständnis der räumlichen Organisation unseres Erbguts

Vor 15 Jahren wurde die Entzifferung des menschlichen Genoms gefeiert. Damals hatten die Wissenschaftler die Abfolge der genetischen Buchstaben auf der gesamten DNA bestimmt. Heute ist bekannt, dass dies nur ein erster Schritt war: Außer in ihrer Buchstabenfolge verschlüsselt die DNA ihre Information in der Art und Weise, wie sie im Zellkern gepackt ist. Ein Forscherteam unter Leitung von Ana Pombo vom Max-Delbrück-Centrum hat jetzt mit internationalen Kollegen umfassende 3D-Karten der räumlichen Organisation des Erbguts von embryonalen Stammzellen der Maus bis hin zu voll entwickelten Neuronen erstellt. Diese Karten könnten künftig helfen, an Erbkrankheiten beteiligte Gene aufzuspüren.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft