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Vasohibine und das Zytoskelett

02.07.2019 | Die röhrenförmige Struktur von Mikrotubuli besteht aus einer regelmäßigen Anordnung der beiden Bausteine α-Tubulin und β-Tubulin. In einer gesunden Zelle werden aus diesen Bausteinen ständig neue Mikrotubuli gebildet und wieder abgebaut. Dieser Prozess wird unter anderem durch den Tubulin-Tyrosin-Zyklus kontrolliert, in dem die Aminosäure Tyrosin entweder an α-Tubulin angeheftet oder von diesem abgeschnitten wird. Die Vasohibine, die Tyrosin aus α-Tubulin entfernen, wurden erst 2017 identifiziert. Den Forschenden um Dr. Michel Steinmetz am Paul Scherrer Institut in Villigen, Schweiz, ist es nun gelungen, die Struktur zweier Vasohibine aufzudecken und den Mechanismus zu studieren, über den die Enzyme Tyrosin entfernen. Zu diesem Zweck bilden die Vasohibine in ihrer Molekularstruktur eine Furche, die sich perfekt an das tyrosinhaltige Ende des α-Tubulins anschmiegt. Damit das aktive Zentrum exakt auf die Zielstruktur passt, benötigt das Enzym zudem das small vasohibine binding protein als Aktivator. Dieses Protein war bisher nur als Stabilisator von Vasohibinen bekannt, nicht aber als Stimulator einer enzymatischen Reaktion. Die genauen Strukturanalysen des enzymatisch aktiven Zentrums zeigen darüber hinaus, wie mögliche Hemmstoffe der Vasohibine aussehen könnten.
Bild: © Paul Scherrer Institut / Mahir Dzambegovic

more_grey DOI: 10.1038/s41594-019-0241-y


Stille Mutationen in Krebszellen

24.06.2019 | Bislang dachte man, dass Änderungen im Erbgut ohne Folgen bleiben, wenn es dadurch nicht zu einem Austausch von Proteinbausteinen kommt. Man sprach dann von stillen Mutationen. Nun zeigt das Team um Prof. Dr. Sven Diederichs von der Abteilung für onkologische Forschung der Klinik für Thoraxchirurgie am Universitätsklinikum Freiburg, dass derartige Veränderungen durchaus die Zellaktivität verändern können. Untersucht wurden 88 Tumorarten und mehr als 650.000 Mutationen. Am Beispiel des Onkogens KRAS zeigten die Forscher, dass bereits eine einzelne synonyme Mutation die Struktur der Erbgut-Abschrift mRNA verändert. Dadurch kann die mRNA schlechter lesbar werden und von dem Protein wird weniger gebildet. Zudem entwickelten die Forscher die Datenbank „SynMICdb“, die bekannte stille Mutationen listet und so anderen Wissenschaftlern entsprechende Auswertungen deutlich vereinfacht.

more_grey DOI: 10.1038/s41467-019-10489-2


T-Zellen gegen HBV

19.06.2019 | WHO-Angaben zufolge leiden über 260 Millionen Menschen an einer chronischen Infektion mit dem Hepatitis-B-Virus (HBV). Zwar bieten Impfungen zuverlässigen Schutz vor Neuinfektionen, doch die rückstandslose Heilung bereits erkrankter Patienten gestaltet sich schwierig. Den Forschern um Dr. Karin Wisskirchen am Helmholtz Zentrum München und der Technischen Universität München ist es nun in Zusammenarbeit mit Kollegen des Universitätsklinikums Hamburg Eppendorf und des Universitätsklinikums Heidelberg gelungen, durch T-Zelltherapie eine chronische Infektion mit HBV im Tiermodell zu heilen. Die genetische Information für HBV-spezifische T-Zellrezeptoren wurde aus Patienten gewonnen, bei denen die Infektion ausgeheilt war, und in T-Zellen aus dem Blut von Patienten mit chronischer Hepatitis B eingebracht. Dadurch entstanden aktive T-Zellen, die das Virus oder virus-induzierte Krebszellen bekämpfen konnten. In Zellkulturen waren diese umprogrammierten T-Zellen in der Lage, HBV-infizierte Zellen komplett zu eliminieren.
Bild: © Maksym Yemelyanov/stock.adobe.com

more_grey DOI: 10.1172/JCI120228


Honigbienen in Gefahr

11.06.2019 | Die Westliche Honigbiene, Apis mellifera, ist der mit Abstand wichtigste von Menschen gehaltene Bestäuber weltweit. Es wird seit Längerem vermutet, dass ein Zusammenwirken verschiedener Stressfaktoren in den letzten Jahren zu den hohen Verlusten von Bienenvölkern geführt hat. Das Team um Dr. Lars Straub am Institut für Bienengesundheit der Universität Bern und Agroscope zeigte in Zusammenarbeit mit dem Forschungsnetzwerk COLOSS und den Universitäten von Auburn (USA) und Chiang Mai (Thailand) nun, dass ein bislang unbekannter Mechanismus diese Tendenz erklären kann. Zwei Stressfaktoren, die erheblichen Einfluss auf die Gesundheit von Honigbienen haben, sind erstens Insektizide und zweitens die nahezu überall vorkommende Milbe V. destructor. Diese Milbe stammt ursprünglich aus Asien, wo sie die Östliche Honigbiene, Apis cerana, befällt. Nach einem Wirtswechsel auf die Westliche Honigbiene wurde sie weltweit zu deren gefährlichster biotischer Bedrohung. Bislang existierten keine Daten, die ein Zusammenwirken des Milbenbefalls und der Insektizide aufzeigen konnten. In den untersuchten Honigbienen-Kolonien hatte die experimentelle Behandlung der Arbeiterinnen mit zwei ausgewählten Neonikotinoiden keinen Einfluss auf Gewicht und Langlebigkeit. Sobald allerdings ein Befall mit der Milbe Varroa destructor hinzukam, konnte ein schädliches synergistisches Zusammenwirken der beiden Stressfaktoren nachgewiesen werden.
Bild: © Geoffrey R. Williams

more_grey DOI: 10.1038/s41598-019-44207-1


Maschinelles Lernen in der Proteomikforschung

03.06.2019 | Mit Hilfe künstlicher Intelligenz ist es einem Team der TU München um den Bioinformatiker Mathias Wilhelm und den Biochemiker Bernhard Küster gelungen, die massenhafte Analyse von Proteinen aus beliebigen Organismen deutlich schneller als bisher und praktisch fehlerfrei zu machen. Massenspektrometer analysieren Aminosäuresequenzen mit bis zu 30 Bausteinen. Die gemessenen Spektren dieser Ketten werden mit Datenbanken abgeglichen, um sie einem bestimmten Protein zuzuordnen. Die Auswertesoftware kann jedoch nur einen Teil der enthaltenen Informationen nutzen. Daher werden manche Proteine nicht oder falsch erkannt. Der neue Algorithmus ist mit Hilfe von 100 Millionen Massenspektren so umfangreich angelernt worden, dass er ohne erneutes Training für alle gängigen Massenspektrometer eingesetzt werden kann.
Bild: © Astrid Eckert/TUM

more_grey DOI: 10.1038/s41592-019-0426-7

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Die Cytologie beschäftigt sich mit der Zelle als funktionelle und strukturelle Einheit des Lebens, aus der alle Organismen aufgebaut sind. Sie untersucht den Aufbau und die Funktion der Zellkompartimente sowie die biochemischen und molekularbiologischen Prozesse während der Zellteilung, -differenzierung, -motilität und -kommunikation auf der Einzel- und Multizellebene. Triebkraft für die Zellanalytik sind vor allem Fortschritte in der Mikroskopie und ein stetig wachsender Werkzeugkasten an molekularbiologischen Methoden. Die Grundlagenforschung in der Zellbiologie liefert dadurch wichtige Erkenntnisse, die Anwendung in der Medizin und Biotechnologie finden. Bild: © BlackJack3D / Getty Images / iStock

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