Schillernde Bakterien: Neue Erkenntnisse eröffnen Chancen für nachhaltige Farbtechnologien

Ein internationales Forschungsteam des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ der Universität Jena hat den Mechanismus untersucht, der einige Bakterienarten dazu bringt, Licht zu reflektieren, ohne Pigmente zu verwenden. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler interessierten sich für die Gene, die diesen Mechanismus auslösen und entdeckten dabei wichtige ökologische Zusammenhänge. Diese Erkenntnisse wurden in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) veröffentlicht.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Die Welt der Bakterien entschlüsseln

HIRI-Forschende entwickeln neuen Ansatz zur DNA-Transformation und Genmutation in Bakterien

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Neue Studie: Schimpansen nutzen Heilpflanzen gezielt zur Behandlung von Krankheiten und Verletzungen

Eine neue Studie unter Leitung der Hochschule Neubrandenburg und der Universität Oxford zeigt, dass wilde Schimpansen gezielt Pflanzen mit medizinischen Eigenschaften fressen, um sich selbst zu heilen. Das Forscherteam um Dr. Fabien Schultz und Dr. Elodie Freymann beobachtete 51 Schimpansen im Budongo Regenwald und testete 17 Pflanzenarten auf ihre entzündungshemmenden und antibakteriellen Eigenschaften. Die Ergebnisse: 88% der Pflanzen hemmen Bakterien, 33% wirken entzündungshemmend. Aus den Erkenntnissen der Studie können Menschen lernen, neue Medikamente zu entwickeln.

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Verminderung von Algenblüten führt zur Reduzierung krankheitserregender Vibrionen in der Ostsee

Krankheitserregende Bakterien der Art Vibrio vulnificus lassen sich in der Ostsee über die Reduzierung von Algenblüten teilweise kontrollieren. Zu diesem Schluss kommen die Mikrobiologen David Riedinger und Matthias Labrenz vom Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) in einer ostseeweit angelegten Studie über Vibrio vulnificus. Die Ergebnisse wurden nun in der renommierten internationalen Fachzeitschrift Communications Earth & Environment veröffentlicht.

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Verborgene Partner: Symbiodolus-Bakterien in verschiedenen Insektenordnungen gefunden

Der Endosymbiont Symbiodolus clandestinus, der im Zellinneren von Insekten lebt, blieb bisher unentdeckt. Forschende des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie berichten nun erstmals über Symbiodolus, der in mindestens sechs verschiedenen Insektenordnungen anzutreffen ist. Mit Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung zeigte das Team, dass er in allen Lebensstadien und Geweben infizierter Insekten vorkommt. Besonders zahlreich ist er in Fortpflanzungsorganen erwachsener Weibchen sowie in Eiern und Larven, was auf eine transovariale Weitergabe hinweist. Die Wechselwirkungen mit den Wirtsinsekten sind ungeklärt, aber vermutlich beeinflusst er Insektengemeinschaften und Ökosysteme erheblich.

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Das Biegen und Brechen von Bakterien

Ein Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Bayreuth hat die Fortbewegung von fadenförmigen Cyanobakterien – eine der ältesten Lebensformen der Erde – untersucht. Die Ergebnisse liefern wichtige Ansätze für den Einsatz von Cyanobakterien in der Biotechnologie.

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Wenn Bakterien sich verbiegen

Fadenförmige Cyanobakterien knicken ab einer bestimmten Länge ab, wenn sie auf ein Hindernis treffen. Dies fand eine Forschungsgruppe um Stefan Karpitschka, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation und Professor an der Universität Konstanz, heraus. Die Ergebnisse liefern eine wichtige Grundlage für den Einsatz von Cyanobakterien in der modernen Biotechnologie.

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Molekularer Schalter zur stufenweisen Umprogrammierung von Immunzellen entschlüsselt

Zur Abwehr von Krankheitserregern und Krebs aktiviert das Immunsystem bestimmte weiße Blutzellen, die T-Helferzellen (Th-Zellen). Sie werden je nach Ziel (Viren, Bakterien, Parasiten, Tumorzellen) unterschiedlich geprägt und können Entzündungsreaktionen verstärken oder abschwächen. Forschende von Charité – Universitätsmedizin Berlin und Deutschem Rheuma-Forschungszentrum Berlin, ein Leibniz-Institut, haben nun entdeckt, dass sich Th-Zellen in der Stärke ihrer Prägung unterscheiden und unterschiedlich gut umprogrammieren lassen. Das eröffnet neue Therapieoptionen für entzündliche und autoimmune Erkrankungen sowie Immunzelltherapien. Die Daten wurden im Journal Science Advances veröffentlicht.

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Wie Mitglieder des Mikrobioms gezielt Salmonellen-Infektionen bekämpfen

Forschende des HZI finden zwei Mechanismen, mit denen Klebsiella-Bakterien die Ausbreitung von Salmonellen im Darm eindämmen

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Pathoblocker, eine zukünftige Alternative zu Antibiotika?

Forschende der Freien Universität Berlin und der Charité Berlin ziehen Bakterien ihre Giftzähne

Antibiotika schützen in den meisten Fällen zuverlässig gegen bakterielle Infektionen und haben seit ihrer Einführung Milliarden von Menschen das Leben gerettet. Doch dieser Schutz ist durch die Aggressivität und die Bildung von Resistenzen gegen klassische Antibiotika bedroht. So stirbt in Deutschland aktuell etwa jeder siebente der Patientinnen und Patienten, die mit einer bakteriellen Lungenentzündung ins Krankenhaus eingeliefert werden, mehr als 30.000 Menschen pro Jahr – trotz des Einsatzes von Antibiotika.

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Bakterien für klimaneutrale Chemikalien der Zukunft

Methanol kann mit erneuerbarer Energie aus Kohlendioxid und Wasser synthetisiert werden. Wenn dieses grüne Methanol von spezialisierten Bakterien verstoffwechselt wird, lässt sich eine Vielzahl von chemischen Substanzen biotechnologisch herstellen. Die Anwendung könnte es der chemischen Industrie erlauben, das Treibhausgas Kohlendioxid in wertvolle klimaneutrale Chemikalien umzuwandeln – und ihren ökologischen Fussabdruck deutlich zu verringern.

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Der Feind im eigenen Körper: Wie sich Krankheitserreger unerkannt ausbreiten

Einige Krankheitserreger verstecken sich in menschlichen Zellen und verbessern so ihre Überlebenschancen. Forschende der Universität Basel haben nun eine einzigartige Taktik aufgedeckt, mit der sich bestimmte Bakterien im Körper ausbreiten, ohne dabei vom Immunsystem entdeckt zu werden. In ihrer Studie berichten sie über die entscheidende Rolle einer bakteriellen Nanomaschine im Infektionsgeschehen.

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Angriff und Verteidigung im Mikrokosmos

Forschungsteam des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ der Uni Jena klärt Regulationsmechanismen kleiner RNA-Moleküle auf, die bei Virusinfektionen von Bakterien eine entscheidende Rolle spielen

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Wie Grünalgen und Bakterien gemeinsam zum Klimaschutz beitragen

Mikroskopisch kleine Algen spielen eine bedeutende Rolle bei der Bindung von Kohlendioxid und sind daher von großer ökologischer Bedeutung. Ein Forschungsteam der Universität Jena hat nun ein Bakterium gefunden, das mit einer Grünalge ein Team bildet. Beide Mikroorganismen unterstützen sich gegenseitig in ihrem Wachstum. Das Bakterium hilft der Mikroalge außerdem dabei, den Giftstoff eines anderen, schädlichen Bakteriums zu neutralisieren. Das grundlegende Verständnis des Zusammenspiels von Algen und Bakterien spielt auch beim Klimaschutz eine wichtige Rolle. Die Ergebnisse der Studie werden am 5. April in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.

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Ein neuer Weg zur Wirkstoffvielfalt

Viele wichtige Medikamente, wie Antibiotika und Krebsmedikamente, stammen von Naturstoffen aus Bakterien ab. Die bakteriellen Enzyme, die diese Wirkstoffe produzieren, gelten wegen ihres Baukastenprinzips als ideale Werkzeuge für die Synthetische Biologie. Durch Erforschung der Protein-Evolution fand ein Team um Prof. Dr. Helge Bode „Fusionsstellen“ nach dem Vorbild der Natur, die eine schnellere und gezieltere Wirkstoffentwicklung ermöglichen.

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Maisgene kontrollieren winzige Helfer im Boden

Winzlinge wie Bakterien und Pilze helfen Pflanzenwurzeln bei ihrer Arbeit und fördern ihre Gesundheit. Eine gängige Vorstellung ist, dass die Zusammensetzung dieser Mikroben von den Bodeneigenschaften abhängt. Jedoch hat nun ein internationales Forschungsteam unter Federführung der Universität Bonn an verschiedenen lokalen Maissorten herausgefunden, dass die Erbanlagen der Pflanze ebenfalls dazu beitragen, welche Mikroorganismen sich an der Wurzel tummeln. Die Ergebnisse, die nun in der renommierten Fachzeitschrift Nature Plants veröffentlicht sind, könnten künftig dabei helfen, besser an Dürre und Nährstoffmangel angepasste Maissorten zu züchten.

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Forschungsteam identifiziert genetischen Anteil an der Zusammensetzung des Mikrobioms um die Mais-Wurzeln

Bakterien und Pilze sind für die Funktion der Pflanzenwurzeln von großer Bedeutung. Ein internationales Forschungsteam unter Federführung der Universität Bonn und unter Beteiligung des IPK Leibniz-Institutes hat nun an Maispflanzen herausgefunden, dass nicht nur die Eigenschaften des Bodens, sondern auch die Erbanlagen der Pflanze dazu beitragen, welche der Mikroben sich an der Wurzel tummeln. Dies wurde auch durch den Einsatz des Werkzeugkastens der quantitativen Genetik ermöglicht. Die Ergebnisse, die heute im Journal „Nature Plants“ veröffentlicht wurden, könnten helfen, besser an Dürre und Nährstoffmangel angepasste Maissorten zu züchten.

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Neuer Mechanismus zur Regulation der Zellteilung im bakteriellen Krankheitserreger Klebsiella aufgedeckt

Klebsiella pneumoniae ist einer der häufigsten und gefährlichsten bakteriellen Krankheitserreger, der im Menschen Infektionen des Magen-Darm-Traktes, Lungenentzündungen, Wundinfektionen bis hin zu Blutvergiftungen auslösen kann. Um Klebsiella in Zukunft besser begegnen zu können, hat ein Forschungsteam des Exzellenzclusters Balance of the Microverse der Universität Jena die Bakterien unter die molekularbiologische Lupe genommen: Dabei hat es die Bedeutung einer kleinen, nicht-kodierenden Ribonukleinsäure (kurz: sRNAs, vom Englischen: small ribonucleic acids) für die Genregulation von K. pneumoniae aufgedeckt. Über ihre Erkenntnisse berichten sie im Fachjournal „PNAS“.

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Forschung Frankfurt: Ordnung in der Zelle

Wie es Bakterien schaffen, auch unter den widrigsten Umweltbedingungen ihre „innere Ordnung“ aufrecht zu erhalten, untersucht Prof. Inga Hänelt an der Goethe-Universität. In einem Beitrag der neuen Ausgabe von „Forschung Frankfurt“ erklärt die Forscherin, wie Bakterien ein mehrstufiges Krisenmanagement für die Aufnahme von lebenswichtigem Kalium aufgebaut haben – und welche Pläne sie und ihre Kolleg*innen mit der Clusterinitiative SCALE haben, die gerade die erste Hürde im Wettbewerb der Exzellenzinitiative genommen hat. In weiteren Beiträgen gibt das Forschungsmagazin der Goethe-Universität unter dem Titel „(Un)Ordnung“ Einblicke etwa zu den Themen Populismus, Rebellionen und Saatgutbanken.

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Bielefelder Biotechnologen entschlüsseln Q10-Biosynthese

CeBiTec-Forschende mit Studie im Fachmagazin Molecular Cell

Das Coenzym Q10 ist für den menschlichen Stoffwechsel essenziell. Es ist mit Vitaminen verwandt – muss aber von gesunden Menschen nicht über die Nahrung aufgenommen werden, sondern wird vom Körper selbst produziert. Wie das Coenzym gebildet wird, war bisher nur für Bakterien bekannt. Für andere Zellen, zum Beispiel von Menschen oder Pflanzen, fehlte ein entscheidender Schritt. Wissenschaftlern des Centrums für Biotechnologie (CeBiTec) der Universität Bielefeld ist es gelungen, diese Lücke zu schließen.

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Cholera-Erreger machtlos gegen eigenes Immunsystem

Molekulares Abwehrsystem schützt Bakterien vor Viren und macht sie gleichzeitig anfällig für Antibiotika

Auch Bakterien haben ein eigenes Immunsystem, dass sie gegen spezielle Viren – sogenannte Bakteriophagen – schützt. Ein Forschungsteam der Universitäten Tübingen und Würzburg zeigt nun, wie das Immunsystem die Wirkung von bestimmten Antibiotika gegen den Cholera-Erreger Vibrio cholerae verstärkt. Das Immunsystem ist der Grund, warum dieses Bakterium besonders empfindlich auf eine der ältesten bekannten Antibiotikaklassen – die Antifolate – reagiert. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Microbiology veröffentlicht.

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Ein Virus, das Schläfer tötet

Aus verrottendem Pflanzenmaterial haben Forschende erstmals einen Bakteriophagen isoliert, der Bakterien im Ruhezustand angreifen und abtöten kann. Wie der Phage das schafft, ist noch unklar. Eine Kombinationstherapie mit diesem Phagen und einem Antibiotikum löscht in Reinkultur und im Mausmodell viele ruhende Keime aus.

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Infektion mit Fernsteuerung: Neue Erkenntnisse zur Shigellose

Bakterien der Gattung Shigella, eng verwandt mit dem bekannten E. coli, sind die zweithäufigste Ursache für tödlich verlaufende bakterielle Durchfallerkrankungen, mit weltweit über 200.000 Opfern pro Jahr. Ausbrüche von Stämmen, die gegen gängige Antibiotika resistent sind, treten immer häufiger auf. Um Shigella und andere krankheitserregende Bakterien besser in den Griff zu bekommen, suchen Forschende weltweit nach neuen therapeutischen Angriffspunkten. Nun lieferten Marburger Forscherinnen und Forscher Einblicke in die bakterielle Genregulation der Bakterien, die gleichzeitig zu einem besseren Verständnis ihrer Infektionsfähigkeit beitragen.

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Wie funktioniert ein molekularer Lastenaufzug?: Membran-Transportmechanismus in krankheitserregenden Bakterien geklärt

Manche bakteriellen Membrantransporter arbeiten fast wie Lastenaufzüge, um Substanzen durch die Zellmembran in das Innere der Zelle zu transportieren. Der Transporter selbst durchspannt dabei die Zellwand. Ein lösliches Protein außerhalb des Bakteriums bringt wie ein Gabelstapler die Substanz zum „Fahrstuhl“ und entlädt dort seine Ladung. Diese wird vom Lastenaufzug ins Innere der Zelle, also quasi in ein anderes Stockwerk gebracht. Forschende des Universitätsklinikums Bonn (UKB) und der Universität Bonn haben nun in Zusammenarbeit mit einem Team der Universität York das Zusammenspiel von Transporter und Zubringer aufgeklärt.

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Wie Bakterien ihre Spritzen aufziehen

Krankmachende Bakterien nutzen molekulare “ Shuttle-Services „, um ihren Injektionsapparat mit dem passenden Inhalt zu füllen

Viele bakterielle Krankheitserreger benutzen Spritzen im Kleinstmaßstab, um Zellen ihrer Wirte, beispielsweise des Menschen, zu beeinflussen und sich im Körper ausbreiten zu können. Dabei müssen sie ihre Spritzen immer mit dem passenden Injektionsmittel befüllen. Eine Technik, mit der sich die individuelle Bewegung von Proteinen verfolgen lässt, hat nun enthüllt, wie Bakterien diese anspruchsvolle Aufgabe lösen.

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