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Gene gegen die Trockenheit

12.12.2019 | Der Klimawandel führt zu immer intensiveren Dürreperioden in Europa. Die Trockenheit setzt auch den Wäldern stark zu. Schon seit längerem überlegen sich Waldschützer ganz genau, welche Bäume sie für die Aufforstung pflanzen sollen. Forscher um Peter Kotrade vom Institut für Ökologie, Evolution und Diversität der Goethe-Universität haben nun Gene in Eichen identifiziert, die die Bäume resistenter gegen die Dürre machen könnten. In einer Studie wurden die Gene von drei verschiedenen Eichenarten untersucht: indem man die Bäume unter kontrollierten Bedingungen Trockenstress aussetzte. Die Forscher achteten auf zwölf Gene, die durch vorangegangene Studien bereits als potenziell bedeutsam für die Resistenz gegenüber Trockenheit ausgemacht wurden. Sie fanden heraus, dass manche Gene während extremer Trockenperioden verstärkt abgelesen werden. Bild: PixabayCC0

more_grey DOI: org/10.1016/j.plgene.2019.100193


Zwischen Erregung und Hemmung

06.12.2019 | Der Gyrus Dentatus gilt als Eingangsstation der Hirnregion Hippocampus, die Informationen aus dem Kurzzeit- in das Langzeitgedächtnis überführt. Er besteht aus Körnerzellen, die besonders dicht in dieser Gehirnregion vorkommen, und Interneuronen, die im zentralen oder peripheren Nervensystem zwischen mehreren Nervenzellen geschaltet sind und einen hemmenden Effekt auf deren Aktivität haben. Beide Zelltypen verarbeiten Informationen. Ein Team um Prof. Dr. Marlene Bartos vom Physiologischen Institut I der Universität Freiburg hat herausgefunden, warum Körnerzellen und Interneuronen eingehende Signale unterschiedlich verarbeiten: Sie haben grundlegend unterschiedliche Strukturen und funktionelle Eigenschaften. Die dendritischen Fortsätze der Nervenzellen nehmen eingehende Signale vergleichbar mit Antennen auf. Interneuronen können durch so genannte Chloridtransporter, die hemmende Signale verstärken, und aufgrund der hohen Dichte an GABAA-Rezeptoren stark gehemmt werden. Sie verarbeiten Informationen nicht direkt, sondern bestimmen, welche Körnerzellen sich an der Informationsverarbeitung beteiligen. Körnerzellen dagegen weisen geringere Dichten von GABAA-Rezeptoren auf und werden kaum gehemmt: Sie verarbeiten und verschlüsseln Signale aus der Umwelt und fügen sie zu einer Art Karte im Gyrus Dentatus zusammen. Bild: Nature Communications

more_grey DOI: 10.1038/s41467-019-13533-3


Ein lebendes Labor

29.11.2019 | Bei der natürlichen Photosynthese ist der zyklische Elektronfluss von zentraler Bedeutung, allerdings war bislang unklar, welche Bestandteile ihn vom linearen Elektronentransport unterscheiden und wie er genau reguliert wird. Die LMU-Biologen Marcel Dann und Dario Leister konnten nun erstmals nachweisen, dass zwei bestimmte Proteine, PGRL1 und PGR5, den zyklischen Elektronentransport in Pflanzen tatsächlich kontrollieren. Da zyklischer Elektronenfluss in Pflanzen extrem schwer direkt zu messen ist, nutzten die Biologen Cyanobakterien als Modellsystem für ihren Nachweis. Cyanobakterien sind Vorfahren der Chloroplasten – den „Photosynthese-Fabriken“ in den Pflanzen. In diese Bakterien schleusten die Biologen die beiden Pflanzen-Proteine ein und analysierten deren Zusammenspiel. Sie konnten nachweisen, dass diese beiden Proteine eine Schlüsselrolle beim zyklischen Elektronentransport spielen. Die Erkenntnisse sollen nun auch für praktische Anwendungen genutzt werden. In einem neuen Projekt wurde zum Ziel gesetzt, Prozesse der Photosynthese zu verbessern und Konzepte zu entwickeln, wie sich das Sonnenlicht photochemisch noch besser nutzen lässt. Bild: PixabayCC0

more_grey DOI: 10.1038/s41467-019-13223-0


Ein Protein, das beim Nervenwachstum auf die Bremse tritt

12.11.2019 | Während der Embryonalentwicklung bilden Nervenzellen lange Fortsätze (Axone), mit denen sie sich zu einem komplexen Netzwerk im Gehirn verbinden. Wissenschaftler um Prof. Frank Bradke vom Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in Bonn haben nun ein Protein namens RhoA identifiziert, welches das Wachstum dieser Fortsätze reguliert und dabei gewissermaßen auf die Bremse tritt. Ihre Erkenntnisse könnten langfristig dazu beitragen, neue Ansätze zur Behandlung von Rückenmarksverletzungen zu entwickeln. Und zwar fanden sie heraus, dass RhoA einen molekularen Signalweg aktiviert, der direkt auf das Zellskelett einwirkt. Es drosselt das axonale Wachstum, indem es die sogenannten Mikrotubuli, die für die Stabilisierung des Axons notwendig sind, aus der Wachstumszone des Axons verdrängt. Ein genaues Verständnis dieser Vorgänge könnte helfen, gezielt die Regeneration nach Rückenmarksverletzungen anzuregen. Bild: DZNE/Sebastian Dupraz.

more_grey DOI: 10.1016/j.cub.2019.09.040


Die nackte Wahrheit

23.10.2019 | Mikroorganismen besitzen eine besonders schützende Zellwand – die sogenannte S-Schicht. Aber was passiert, wenn diese entfernt wird? Ein Team um Christa Schleper vom Department für Ökogenomik und Systembiologie der Universität Wien hat eine Methode, basierend auf einer CRISPR-Genschere entwickelt, um die Zellwand abzulösen und so ihre Funktion genauer zu untersuchen. In der Studie wurde mit Sulfolobus solfataricus gearbeitet – einem extrem thermophilen Archaeon, das aus einer sprudelnden 80°C-heißen, sauren und schwefeligen Quelle in Pozzuoli, Italien, stammt. Die Wissenschaftler konnten die Expression des S-Schicht-Gens verringern und somit die Zellwand an der Zelloberfläche stark reduzieren bzw. ablösen. Die reduzierten Zellen waren bis zu fünfmal größer und deformiert. Zudem trugen sie mehr Genom-Kopien als gewöhnlich. Diese Beobachtungen lassen darauf schließen, dass sich die Zellen nicht mehr teilen konnten und die S-Schicht daher wichtig für eine kontrollierte und erfolgreiche Zellteilung ist. Zudem konnte das Sulfolobus-spezifische Virus "SSV1" die Zellen weniger gut infizieren, was eine Rolle der Zellwand als Virusrezeptor vermuten lässt. Bild: © AG Schleper

more_grey DOI: 10.1038/s41467-019-12745-x

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Aktuell: Cell Imaging

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Cell Imaging-Techniken, die es erlauben, die Zelle als kleinste lebensfähige Einheit zu untersuchen und komplexe Vorgänge im Inneren der Zelle oder eines Zellverbundes sichtbar zu machen, werden immer ausgefeilter. Neben der klassischen Licht-, Fluoreszenz- und Elektronen mikroskopie, die z. B. Untersuchungen zur Zellstruktur oder zur Expression und Lokalisation markierter Proteine in fixierten Zellen ermöglichen, können heute durch vielfältige Kombinationen von genetischen und biochemischen Methoden physiologische Prozesse in lebenden Zellen und sogar Organellen sowie einzelne Proteine live erfasst werden. Hintergrundbild: Menschliche Zelle mit Nucleus und Tubulin. Credit: Matthew Daniels. CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0

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