Deep learning approaches have transformed how scientists predict activity and function of DNA sequences in the genome. An new AI tool called Corgi (Context-aware Regulatory Genomics Inference), developed by Martin Vingron’s bioinformatics groupat the Max Planck Institute for Molecular Genetics (Berlin, Germany) allows researchers to predict how the genome behaves across different cell types. The findings could help improve efforts to mimic the activity of cells virtually, with potential applications in basic research and medicine. The study was published in Nature Communications. Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Deep-Learning-Ansätze haben die Vorhersage der Aktivität und Funktion von DNA-Sequenzen im Genom revolutioniert. Ein neues KI-Tool namens Corgi (Context-aware Regulatory Genomics Inference), das in der Bioinformatikgruppe von Martin Vingron am Max-Planck-Institut für Molekulargenetik in Berlin entwickelt wurde, ermöglicht es Forschenden, das Verhalten des Genoms in verschiedenen Zelltypen vorherzusagen. Die Ergebnisse könnten virtuelle Zellmodelle verbessern und haben somit Potenzial in der Grundlagenforschung und der Medizin angewandt zu werden. Die Studie wurde in „Nature Communications“ veröffentlicht. Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Epigenetic clocks are important tools in modern aging research. Typically, they use characteristic DNA methylation patterns in the genome to precisely predict a person’s age and infer conclusions about the individual’s biological aging processes. However, why this works so well and what biological mechanisms are behind it remain unclear. Researchers at the Leibniz Institute on Aging (FLI) have investigated the basis of established epigenetic clocks and developed a new model, The TFMethyl clock combines predictive accuracy with improved biological interpretability. The study provides new insights into molecular aging processes and opens new possibilities for research into age-related diseases Quelle: IDW…

Eine neue Studie zu alter DNA liefert Hinweise darauf, dass politische Macht unter skythischen Eliten möglicherweise über Familienlinien vererbt wurde, die sich über mehrere Begräbnisstätten erstreckten. Indem sie Methoden aus den Bereichen Archäologie, Anthropologie und Genetik verbindet, ermöglicht die Studie neue Einblicke in die Entstehung sozialer Ungleichheit und politischer Autorität in frühen nomadischen Gesellschaften. Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Eine neue genetische Studie liefert das bislang detaillierteste Bild der Vielfalt später Neandertaler in Nordwesteuropa. Ein internationales Team unter der Leitung von Forschenden des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig konnte durch die Analyse von alter DNA, die in Belgien und Frankreich gefundenen Überresten entnommen wurde, die genetischen Verbindungen von 27 Neandertalern rekonstruieren. Diese lebten kurz bevor die Neandertaler vor rund 40.000 Jahren ausstarben. Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Ein Forschungsteam hat erstmals nachgewiesen, dass alte menschliche DNA über Tausende von Jahren an Höhlenwänden erhalten bleiben kann. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten, prähistorische menschliche Aktivitäten zu erforschen. Die interdisziplinäre Studie entstand im Rahmen des Projekts „First Art“. Geleitet wird dieses Projekt von Forschenden aus Spanien und Portugal in Zusammenarbeit mit Institutionen aus Spanien, Portugal, Großbritannien, China und Deutschland. In Zusammenarbeit mit Forschenden des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie hat das Team seine Untersuchungen nun um DNA-Analysen erweitert. Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

A global analysis of fish biodiversity using environmental DNA (eDNA) reveals how human activity and climate influence biodiversity patterns in river ecosystems. An international research team led by the University of Zurich, Eawag and Yunnan University has found that in warmer climates biodiversity accumulation is more pronounced as river catchment size increases, while human activities weaken this relationship. Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Team erforscht, wie nächste Algen-Verwandte der Landpflanzen UV-Strahlung überlebt Als die ersten Pflanzen vor über 500 Millionen Jahren ihren Lebensraum im Wasser verließen und an Land siedelten, waren sie völlig neuen Gefahren ausgesetzt, wie Trockenheit, wechselhaften Temperaturen und praller Sonne. Besonders bedrohlich war die UV-Strahlung, denn sie kann DNA, Proteine und Zellstrukturen schädigen. Wie haben die Vorfahren der heutigen Moose, Bärlapp-, Schachtelhalm-, Farngewächse und Samenpflanzen das überlebt? Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

In rare cases, cancer treatments can cause serious long-term effects. These include so-called secondary leukemias. This form of blood cancer can develop when chemotherapy or radiotherapy damages the genetic material of healthy cells. A research team led by a scientist from Ulm has now discovered a molecular protective mechanism against such genomic damage: a peptide that can inhibit breaks in the DNA without compromising the curative effect of the actual cancer therapy. These findings could potentially help to make cancer treatments safer. The study was published in the renowned journal Nature Communications. Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Krebsbehandlungen verursachen in seltenen Fällen schwerwiegende Spätfolgen. Dazu zählen sogenannte sekundäre Leukämien. Dieser Blutkrebs kann entstehen, wenn Chemo- oder Strahlentherapien das Erbgut gesunder Zellen schädigen. Ein Forschungsteam unter Ulmer Leitung hat nun einen molekularen Schutzmechanismus gegen solche Genomschäden entdeckt: Ein Peptid, das Brüche in der DNA hemmen kann, ohne die heilende Wirkung der eigentlichen Krebstherapie zu beeinträchtigen. Die Erkenntnisse könnten perspektivisch dazu beitragen, Krebstherapien sicherer zu machen. Die Studie wurde im renommierten Fachjournal Nature Communications veröffentlicht. Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Living systems such as cells rely on membrane pores and channels to transport molecules, exchange signals, and organize biochemical reactions. These functions emerge from dynamic interactions between molecular components. Researchers at the University of Stuttgart have used DNA nanotechnology to develop a synthetic membrane architecture that mimics such interactions. The new platform enables coordinated molecular transport and programmable biochemical reactions inside an artificial compartment. Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft Hier jetzt das aktuell Außergewöhnliche auswählen …

In a world first, a research team at the University of Zurich has successfully treated mice carrying an inherited form of epilepsy. The scientists used gene editing to fix faulty DNA directly in the brain cells of mice, which reduced fever-induced seizures and markedly improved survival rates in an animal model. This approach paves the way for future treatment of inherited epilepsy rather than just managing its symptoms. Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft Hier jetzt das aktuell Außergewöhnliche auswählen …

Muhammad A Shah, Emily L Denton, Cheryl H Arrowsmith, Mathieu Lupien and Matthieu Schapira Abstract Background The notion that epigenetic mechanisms may be central to cancer initiation and progression is supported by recent next-generation sequencing efforts revealing that genes involved in chromatin-mediated signaling are recurrently mutated in cancer patients. Results Here, we analyze mutational and transcriptional profiles from TCGA and the ICGC across a collection 441 chromatin factors and histones. Chromatin factors essential for rapid replication are frequently overexpressed, and those that maintain genome stability frequently mutated. We identify novel mutation hotspots such as K36M in histone H3.1, and uncover…

Progressive increase in mtDNA 3243A>G heteroplasmy causes abrupt transcriptional reprogramming Wallace hypothesized mitochondrial dysfunction as a central role in a wide range of age-related disorders and various forms of cancer. Steadily rising increases in mitochondrial DNA mutations cause abrupt shifts in diseases. Discrete changes in nuclear gene expression in response to small increases in DNA mutant level are analogous to the phase shifts that is well known in physics: As heat is added, the ice abruptly turns to water or with more heat abruptly to steam. Therefore, a quantitative change that is an increasing proportion of mitochondrial DNA mutation results…

Tomasetti and Vogelstein show that the lifetime risk of cancers of many different types is strongly correlated with the total number of divisions of the normal self-renewing cells maintaining that tissue’s homeostasis. These results suggest that only a third of the variation in cancer risk among tissues is attributable to environmental factors or inherited predispositions. The majority is due to bad luck, that is, random mutations arising during DNA replication in normal, noncancerous stem cells. Tomasetti C, Vogelstein B (2015): Variation in cancer risk among tissues can be explained by the number of stem cell divisions. Science 2 January 2015:…

Rieper, Anders and Vedral modelled the electron clouds of nucleic acids in a single strand of DNA as a chain of coupled quantum harmonic oscillators with dipole-dipole interaction between nearest neighbours. As a main result, the entanglement contained in the chain coincides with the binding energy of the molecule. Derived in the limit of long distances and periodic potentials analytic expressions linking the entanglement witnesses to the energy reduction due to the quantum entanglement in the electron clouds. Rieper E, Anders J, Vedral V (2011) Quantum entanglement between the electron clouds of nucleic acids in DNA. arxiv.org/abs/1006.4053  

Daniel Smeets, Yolanda Markaki, Volker J Schmid, Felix Kraus, Anna Tattermusch, Andrea Cerase, Michael Sterr, Susanne Fiedler, Justin Demmerle, Jens Popken, Heinrich Leonhardt, Neil Brockdorff, Thomas Cremer1, Lothar Schermelleh and Marion Cremer Abstract Background A Xist RNA decorated Barr body is the structural hallmark of the compacted inactive X territory in female mammals. Using super-resolution three-dimensional structured illumination microscopy (3D-SIM) and quantitative image analysis, we compared its ultrastructure with active chromosome territories (CTs) in human and mouse somatic cells, and explored the spatio-temporal process of Barr body formation at onset of inactivation in early differentiating mouse embryonic stem cells (ESCs)….

Die Erreger von Infektionserkrankungen Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumanii und Pseudomonas aeruginosa haben zwei große Gemeinsamkeiten: Sie gehören zu den sogenannten gram-negativen Bakterien und sind in Krankenhäusern besonders gefürchtet. Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) und des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig haben nun ein potenzielles neues Antibiotikum entdeckt, das gegen diese schwer zu bekämpfenden Bakterien wirkt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher im renommierten Journal Angewandte Chemie International Edition. Immer mehr Keime entwickeln Resistenzen gegen Antibiotika, sodass diese einstigen Wunderwaffen ihre Wirkungskraft verlieren. Vor allem in Krankenhäusern stellt die steigende Anzahl resistenter Keime das Personal vor…