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miRNAs im Zellkern

16.04.2019 | Während längere RNA-Moleküle, sogenannte lncRNAs (long non coding RNAs), verschiedene biologische Prozesse im Zellkern regulieren, ging man bislang davon aus, dass kurze RNA-Moleküle, sogenannte micro RNAs (miRNAs), im Zytoplasma aktiv sind. Dort hemmen sie die Translation bestimmter Proteine. Die Wissenschaftler um Guillermo Barreto vom Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Nauheim haben nun herausgefunden, dass miRNAs durchaus im Zellkern aktiv sein können. In einem bestimmten Bereich des Zellkerns, dem Nukleolus, entdeckte die Arbeitsgruppe einen Komplex, der neben Proteinen auch miRNA-Moleküle enthält. Innerhalb dieses, von den Wissenschaftlern MiCEE benannten, Molekülkomplexes kommt einer bestimmten miRNA eine Schlüsselfunktion zu. Die miRNA Mirlet7d verhindert die Transkription einer Reihe von Genen und zeigt somit, dass eine miRNA im Zellkern in die Regulation der Genexpression eingreifen kann.

more_grey DOI: 10.1038/s41588-018-0139-3


Designer-Organellen

01.04.2019 | Einem Forscherteam um den biophysikalischen Chemiker Prof. Dr. Edward Lemke an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, dem Institut für Molekulare Biologie (IMB) und dem European Molecular Biology Laboratory (EMBL) ist es gelungen, eine membranlose Organelle in einer lebenden Zelle zu erzeugen und damit selektiv Proteine herzustellen, in die synthetische Aminosäuren eingebaut sind. Über diese chemisch erzeugten Aminosäuren ist es möglich, die Zellen mit völlig neuen Funktionen auszustatten. Beispielsweise könnten fluoreszierende Bausteine eingebaut werden, die mit bildgebenden Verfahren einen Blick ins Innere der Zelle erlauben. Beim Bau der Designer-Organelle hat sich das Team vom Prinzip der Phasenseparation inspirieren lassen. Damit kann die Proteinbiosynthese an einem genau definierten Ort ablaufen, was für die Arbeit mit künstlichen Aminosäuren wichtig ist. Das Konzept kann möglicherweise als Plattform für das Design weiterer Organellen dienen und einen Weg aufzeigen, um semisynthetische Zellen und semisynthetische Organismen zu schaffen. ©Gemma Estrada Girona

more_grey DOI: 10.1126/science.aaw2644


Pflanzenzellen schlagen Alarm

27.03.2019 | Die Forschungsgruppe um Prof. Thomas Boller vom Fachbereich Botanik der Universität Basel sowie Forschende der Universität Gent haben neue Erkenntnisse über die Mechanismen der Wundreaktion bei Pflanzen veröffentlicht. Als Modellpflanze diente in der vorliegenden Studie die sogenannte Ackerschmalwand, auch bekannt unter dem Namen Arabidopsis thaliana. Im Fall einer Verletzung reagieren diese Pflanzen mindestens genauso schnell wie Tiere und Menschen. Dabei setzen die Pflanzenzellen ein spezifisches Hormon frei, um Prozesse der Wundheilung und Infektionsabwehr in Gang zu bringen. Um die Wundreaktion der Modellpflanze besser zu verstehen, fokussierten die Forschenden einen kurzen Puls eines hochpräzisen Laserstrahls auf einzelne Wurzelzellen. Innerhalb von Sekunden löste diese lokale Verletzung einen starken Anstieg von Calcium-Ionen in den betroffenen Zellen aus. Diese „Calcium-Welle“ führte wiederum zur Aktivierung eines proteinspaltenden Enzyms, der sogenannten „Metacaspase 4“, welches in der Lage ist, ein Wundhormon aus dem Vorläuferprotein freizusetzen und so die Nachbarzellen zu alarmieren. Zur Überprüfung der Ergebnisse stellten die Forschenden weiterhin eine experimentelle Mutante der Pflanze her, der die Metacaspase 4 fehlte. Diese war nicht in der Lage, das Wundhormon zu produzieren und den Alarm an die Nachbarzellen weiterzugeben.
© Reddogs / stock.adobe.com

more_grey DOI: 10.1126/science.aar748


Die RGEN-ISL Visualisierungsmethode

11.03.2019 | Die Entdeckung des CRISPR/Cas9-Systems gilt als ein Meilenstein auf dem Gebiet des gezielten Genome Editings. Forscher um Dr. Andreas Houben des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) Gatersleben haben nun eine andere Anwendung für den RNA/Protein-Komplex gefunden – als zytogenetische Taschenlampe. Im Gegensatz zur herkömmlichen in-situ Hybridisierung wird die DNA bei der Benutzung des neuen RNA-guided endonuclease - in situ labelling-Werkzeugs (RGEN-ISL) nicht denaturiert. Folglich bleibt das Chromatin unbeschädigt und somit kann die Chromatinstruktur nun auch untersucht werden. Des Weiteren ist RGEN-ISL mit Protein-Nachweismethoden kombinierbar und ermöglicht die Echtzeitvisualisierung des Markierungsprozesses. Ursprünglich wurde die neue Methode für Pflanzengenome entwickelt, jedoch kann RGEN-ISL vermutlich in allen Organismen verwendet werden und stellt ein vielversprechendes, neues Werkzeug im Gebiet der Chromosomenbiologie, einschließlich der Medizin, dar. Die Forscher hoffen, mit RGEN-ISL neue Erkenntnisse zur räumlichen Anordnung von Genomen und dem Zusammenhang zwischen Chromatinstruktur und -funktion zu gewinnen sowie das Wissen im vielseitigen Gebiet der Chromosomenbiologie weiter mit voranzutreiben. ©Takayoshi Ishii, Andreas Houben

more_grey DOI: 10.1111/nph.15720


Alternde Hirnstammzellen versinken im Schlaf

05.03.2019 | Im Alter nimmt die Anzahl an Stammzellen im Gehirn von Mäusen dramatisch ab. Wissenschaftler um die Stammzellexpertin Ana Martin-Villalba im Deutschen Krebsforschungszentrum haben nun mit Kollegen von den Universitäten Heidelberg und Luxemburg herausgefunden, dass die verbleibenden Zellen sich vor dem völligen Verschwinden schützen, indem sie in Schlaf versinken. Der Schlaf wird durch Entzündungssignale aus der Umgebung der Stammzellen gefördert. Entzündungshemmende Wirkstoffe könnten daher ein Schlüssel sein, um die Stammzellen zu wecken und auch im Alter Reparaturprozesse im Gehirn anzuregen. Das Team fand heraus, dass offenbar Entzündungsbotenstoffe und Signale der wichtigen Wnt-Signalkette aus der direkten Umgebung der Stammzellen, der so genannten „Nische“, schlaffördernd wirken. Werden diese Signale durch Antikörper unterbunden, so steigt die Teilungsaktivität der neuralen Stammzellen wieder an und sie stellen sowohl mehr Nervenzellen für den Alltag als auch für Reparaturprozesse bereit. © Giovanni Cancemi / stock.adobe.com

more_grey DOI: 10.1016/j.cell.2019.01.040

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