Schäden am Erbgut sind die Ursache zahlreicher Krankheiten. Dabei verfügen Zellen über wirksame Reparaturmechanismen. Ein Forschungsteam der Universität Würzburg hat jetzt neue Einblicke in die DNA-Schadensantwort gewonnen.

Genome instability can cause numerous diseases. Cells have effective DNA repair mechanisms at their disposal. A research team at the University of Würzburg has now gained new insights into the DNA damage response.

Bestimmte Entwicklungssignale formen nicht nur den menschlichen Embryo, sondern spielen auch eine entscheidende Rolle bei der Erhaltung unserer genetischen Baupläne. Sie verhindern, dass es zu Veränderungen des Genoms – der Mosaikbildung – kommt. Der zugrundeliegende biologische Mechanismus hilft, dass sich die DNA bei der Zellteilung nach dem ursprünglichen genetischen Bauplan in identischer Kopie vervielfältigt. Bei der Bildung von Nervenzellen kann er aber auch zum genomischen Mosaizismus beitragen, so die Erkenntnisse eines internationalen Forschungsteams unter Leitung von Wissenschaftlern der Universität Heidelberg.

Certain developmental signals shape not only the human embryo but also play a significant role in maintaining our genetic blueprints. They prevent alterations in the genome, known as mosaicism. The underlying biological mechanism helps the DNA to produce an identical copy of itself during cell division using the original genetic blueprint. However, it can also contribute to genomic mosaicism during nerve cell development, according to the findings of an international research team led by scientists from Heidelberg University.

CRISPR-Cas is used broadly in research and medicine to edit, insert, delete or regulate genes in organisms. TnpB is an ancestor of this well-known “gene scissor” but is much smaller and thus easier to transport into cells. Using protein engineering and AI algorithms, UZH researchers have now enhanced TnpB capabilities to make DNA editing more efficient and versatile, paving the way for treating a genetic defect for high cholesterol in the future.

CRISPR-Cas wird weltweit eingesetzt, um Gene in Organismen zu bearbeiten, einzufügen, zu löschen oder zu regulieren. TnpB, ein viel kleinerer Vorläufer der bekannten «Genschere«, lässt sich einfacher in Zellen transportieren. Mithilfe von Protein-Engineering und KI-Algorithmen haben UZH-Forschende TnpB so verbessert, dass es die DNA viel effizienter editiert und künftig Gendefekte behandeln könnte.

Alte DNA erlaubt spektakuläre Einblicke in die Geschichte der Menschheit, insbesondere in Europa und Asien. Für diese Regionen konnten Forschende die Genome von Tausenden von Menschen rekonstruieren. Aus dem südlichen Afrika – Botswana, Südafrika und Sambia – liegen bisher jedoch weniger als zwei Dutzend alte Genome vor. Obwohl diese Region einige der weltweit frühesten Zeugnisse des modernen Menschen beherbergt, waren die ältesten Genome bisher nur etwa 2.000 Jahre alt.

A new molecular engineering technique can precisely influence the development of organoids. Microbeads made of specifically folded DNA are used to release growth factors or other signal molecules inside the tissue structures. This gives rise to considerably more complex organoids that imitate the respective tissues much better and have a more realistic cell mix than before. An interdisciplinary team of researchers at Heidelberg University and the Max Planck Institute for Medical Research developed the technique.

Mithilfe eines neuen Verfahrens des Molekularen Engineering können Organoide gezielt in ihrer Entwicklung beeinflusst werden. Zum Einsatz kommen dabei Mikrokugeln aus gezielt gefalteter DNA, die im Inneren der Gewebestrukturen Wachstumsfaktoren oder andere Signalmoleküle freisetzen. Dadurch entstehen wesentlich komplexere Organoide, die die entsprechenden Gewebe besser nachahmen und einen realistischeren Zellmix aufweisen als bisher. Entwickelt wurde das Verfahren von einem interdisziplinären Forschungsteam der Universität Heidelberg und des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung.

Researchers at the Leibniz Institute for Immunotherapy (LIT) studied hundreds of patients with acute myeloid leukemia (AML). They discovered that specific mutations in the STAG2 protein cause altered DNA folding in the cell nucleus, thereby contributing to the development of AML.

Forschende des Leibniz-Instituts für Immuntherapie (LIT) untersuchten hunderte Patienten mit akuter myeloischer Leukämie (AML). Dabei entdeckten sie, dass bestimmte Mutationen des Proteins STAG2 eine veränderte Faltung der DNA im Zellkern verursachen und so zur Entstehung der AML beitragen.

Neue DNA-Analysen lösen Kontroverse über Herkunft – Mit neuen und hochsensitiven DNA-Analysemethoden bringen ForscherInnen unter federführender Beteiligung des Instituts für Gerichtliche Medizin Innsbruck nun Licht in die bislang strittige Diskussion um die Herkunft von Kaspar Hauser. Eine mütterliche Verwandtschaft zum Haus Baden und damit die weit verbreitete Prinzentheorie kann so mit nahezu 100-prozentiger Sicherheit ausgeschlossen werden.

HIRI researchers present the PUMA technology for the precise detection of RNA with DNA-cutting Cas12 nucleases

HIRI-Forschungsteam präsentiert Technologie PUMA zur präzisen Detektion von RNA mit DNA-schneidenden Cas12-Nukleasen

Transcription factors regulate gene expression by binding specific sequences on DNA, which is an essential step to produce messenger RNAs from protein-coding genes. Denes Hnisz’s lab, in collaboration with Martin Vingron’s lab at the MPIMG, has discovered that human transcription factors don’t typically use their full potential. Instead, important protein regions within transcription factors encode chemical features that generate submaximal transcriptional activity. The findings, published in Nature Cell Biology, suggest simple ways to engineer natural transcription factor variants with elevated or “optimized” activity, with potential applications for regenerative therapy.

Researchers at the University of Bonn have isolated a DNA molecule that is suitable for combating allergic contact dermatitis in mice. What is known as an aptamer binds to certain immune system messenger substances, rendering them ineffective. This even works if the active ingredient is applied to the skin in the form of an ointment. The working groups involved hope that aptamer creams such as this could also be suitable for treating other skin conditions. The results have now been published in the journal Molecular Therapies – Nucleic Acids.

Forschende der Universität Bonn haben ein DNA-Molekül isoliert, das sich in Mäusen zur Bekämpfung von Kontaktallergien eignet. Das sogenannte Aptamer heftet sich an bestimmte Botenstoffe des Immunsystems und macht sie dadurch unwirksam. Das klappt sogar, wenn der Wirkstoff in Form einer Salbe auf die Haut aufgetragen wird. Die beteiligten Arbeitsgruppen hoffen, dass sich derartige Aptamer-Crèmes auch zur Behandlung anderer Hautkrankheiten eignen könnten. Die Ergebnisse sind nun in der Zeitschrift Molecular Therapies – Nucleic Acids erschienen.

HIRI researchers introduce novel approach to DNA transformation and genetic mutation of bacteria

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

Detaillierte Analyse der Asymmetrie der DNA-Doppelstränge

Krebsgenome sind das Ergebnis vielfältiger Mutationsprozesse, die sich oft über Jahrzehnte angesammelt haben. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) sowie von den Universitäten Cambridge und Edinburgh haben die molekulare Evolution von Tumoren nach der Einwirkung erbgutschädigender Chemikalien analysiert. DNA-Schäden, die über mehrere Zellgenerationen hinweg unrepariert überdauern, führen zu Sequenzvariationen am Ort des Schadens, deren Quantifizierung Einblicke in die Kinetik und Mechanismen der DNA-Reparatur gewährt.

Researchers at the University of Würzburg, led by Caroline Kisker in cooperation with Claudia Höbartner, discovered how the protein XPD detects a severe DNA damage and controls its repair.

Forschende der Uni Würzburg rund um die Chemikerinnen Caroline Kisker und Claudia Höbartner haben aufgedeckt, wie das Protein XPD schwerwiegende DNA-Schäden erkennt und deren Reparatur steuert.

Unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie In Leipzig hat ein multidisziplinäres Forschungsteam alte DNA-Daten im Kontext archäologischer, anthropologischer und historischer Daten analysiert, um die soziale Dynamik awarischer Steppenvölker zu rekonstruieren, die das europäische Karpatenbecken im 6. Jahrhundert besiedelten. Die Studie umfasste die Analyse ganzer Gemeinschaften durch die Beprobung menschlicher Überreste aus vier vollständig ausgegrabenen awarischen Gräberfeldern sowie die Analyse alter DNA von insgesamt 424 Individuen, von denen etwa 300 einen nahen Verwandten im selben Gräberfeld aufwiesen.

Major progress on the CRISPR front. Scientists at the Leibniz Institute of Plant Biochemistry (IPB) have succeeded for the first time in stably and precisely inserting large gene segments into the DNA of higher plants very efficiently. To do this, they optimized the gene-editing method CRISPR/Cas, commonly known as “genetic scissors”. The improved CRISPR method offers great opportunities for the targeted modification of genes in higher plants, both for breeding and research. The study led by Prof. Alain Tissier and Dr. Tom Schreiber was published in the renowned journal Molecular Plant.

Großer Fortschritt an der CRISPR-Front. Wissenschaftlern des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) ist es erstmals gelungen, sehr effizient große Gen-Abschnitte stabil und präzise in die DNA von höheren Pflanzen einzubauen. Dafür optimierten sie die Gen-Editierungsmethode CRISPR/Cas, die gemeinhin als Genschere bekannt ist. Das verbesserte CRISPR-Verfahren bietet sowohl für die Züchtung als auch für die Wissenschaft großartige Möglichkeiten der gezielten Veränderung des Erbguts von höheren Pflanzen. Die Studie wurde von Prof. Alain Tissier und Dr. Tom Schreiber geleitet und ist im renommierten Fachjournal Molecular Plant erschienen.