An der Universität Innsbruck haben Wissenschaftler:innen mit Hilfe des Hochleistungscomputer-Clusters „Leo“ und detaillierter Detektivarbeit über 30.000 Viren entdeckt. Diese verstecken sich in den Genomen einzelliger Organismen. In manchen Fällen besteht bis zu 10% der mikrobiellen DNA aus eingebauten Viren.

• Ein Team um den LMU-Molekularbiologen Christoph F. Kurat konnte zeigen, dass die Art der Verpackung der DNA im Zellkern entscheidend dazu beiträgt, wie eine Zelle ihr Genom für die Zellteilung effizient verdoppeln kann.
• Charakteristische, besonders regelmäßige Strukturen dieser Verpackung kennzeichnen die Startpunkte der DNA Replikation.
• Entgegen gängiger Annahmen ist diese spezifische DNA-Verpackung nicht nur ein Hindernis, das für die Replikation überwunden werden muss, sondern entscheidend für die Zellteilung.

Dass Toxine in Tabakrauch die DNA verändern können, ist bekannt – bisher allerdings nicht, an welchen Stellen des Erbguts sie dies tun. Ein neuer Ansatz von ETH-​Forschenden schafft nun Abhilfe. In Zukunft könnte man damit die Sicherheit vieler chemischer Stoffe einfacher als bisher bestimmen.

Approximately 300 million people are chronically infected with the hepatitis B virus (HBV), which can cause liver cirrhosis or cancer. Consequently, there is an urgent need for the development of HBV curative therapies. Due to the unique replication strategy of HBV, however, quantification of viral DNA in infected liver cells, which is essential in preclinical and clinical studies, is technically difficult and not standardised. An international research consortium led by DZIF scientists has now developed recommendations for the optimisation, control and validation of quantitative viral DNA measurements, which could be crucial for preclinical and clinical evaluation of therapeutic strategies.

Etwa 300 Millionen Menschen sind mit dem Hepatitis-B-Virus (HBV) chronisch infiziert, was zu Leberzirrhose oder Leberkrebs führen kann. Therapien zur Heilung von HBV werden daher dringend benötigt. Aufgrund der einzigartigen Replikationsstrategie von HBV ist jedoch die in präklinischen und klinischen Studien wichtige Quantifizierung der Virus-DNA in infizierten Leberzellen technisch schwierig und bisher nicht standardisiert. Ein von DZIF-Forschenden geleitetes internationales Forschungskonsortium hat nun Empfehlungen zur Optimierung, Kontrolle und Validierung von Messungen der viralen DNA entwickelt, die für die Bewertung therapeutischer Strategien von entscheidender Bedeutung sein könnten.

Patientinnen und Patienten haben 30 Prozent weniger schwere Nebenwirkungen, wenn die Medikamentendosis auf ihre DNA abgestimmt ist. Das hat ein internationales Konsortium unter der Leitung des Leiden University Medical Center (LUMC) herausgefunden. Von deutscher Seite war auch das Dr. Margarete Fischer-Bosch-Institut für Klinische Pharmakologie (IKP) am Bosch Health Campus in Stuttgart beteiligt. Die in der Zeitschrift The Lancet veröffentlichte Studie ist die erste, die den klinischen Nutzen von genetischen Informationen zur Vermeidung von Arzneimittelnebenwirkungen belegt.

Kiel research team discovers links between certain gene mutation and the spatial structure of DNA in blood cancer at an advanced age

Kieler Forschungsteam entdeckt Zusammenhänge zwischen bestimmter Genmutation und der räumlichen Struktur der DNA bei Blutkrebs im höheren Alter

Im Zuge der Optimierung von Schlüsselverfahren der Genom-Editierung ist es Forscherinnen und Forschern am Centre for Organismal Studies der Universität Heidelberg gelungen, die Effizienz von molekulargenetischen Methoden wie CRISPR/Cas9 zu steigern und ihre Anwendungsgebiete zu erweitern. Die gemeinsam mit Kollegen anderer Disziplinen weiterentwickelten Werkzeuge erlauben ein wirksames genetisches Screening zur Modellierung spezifischer Genmutationen. Zudem können nun auch bislang unerreichbare Sequenzen der DNA modifiziert werden.

Was lebt eigentlich in Baumkronen? Darüber weiß auch die Forschung nur wenig, denn der Lebensraum der Höhenbewohner ist nur schwer zugänglich. Biologen der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben nun ein Verfahren getestet und in Environmental DNA veröffentlicht, mit dem Proben aus den Wipfeln vergleichsweise einfach zu nehmen sind. Das Wetter spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Fertilization of an egg by sperm is the beginning of new life. The maternal and paternal genetic information, that collectively store the body plan of the living being, are combined after fertilization. However, the DNA is still in an inactive state in the cell nucleus at this early stage of life. While the first division of the fertilized egg cell functions with the help of maternal factors stored in the egg, for further development of an embryo the synthesis of new embryonic products is necessary, which requires access to the DNA of the embryo. As shown in Science, Kikuë Tachibana and her team at the MPI of Biochemistry have now shown that pioneer factor Nr5a2 awakens the embryonic DNA.

Die Befruchtung einer Eizelle durch ein Spermium ist der Beginn neuen Lebens. Die mütterliche und väterliche Erbinformation, die DNA, wird neu kombiniert und speichert den Aufbau des Lebewesens. Sie liegt nach der Befruchtung noch inaktiv im Zellkern vor. Während die erste Teilung der befruchteten Eizelle noch mit Hilfe der in der Eizelle eingelagerten mütterlichen Faktoren funktioniert, ist für die weitere Entwicklung eines Embryos die Synthese neuer embryonaler Produkte notwendig, was den Zugang zur DNA des Embryos erfordert. Kikuë Tachibana und ihr Team am MPI für Biochemie haben nun gezeigt, dass der Pionierfaktor Nr5a2 die embryonale DNA aufweckt. Die Studie wurde in Science publiziert.

Two decades after having described a new Anaconda species based on morphological characteristics, a team guided by the former Georgian Humboldt fellow at the LIB Museum Koenig Bonn, David Tarknishvili, meanwhile professor and Institute Director at Ilia State University in Tbilissi, succeeded in extracting DNA from some old, so far unevaluated, still existing tissue samples and to substantiate and verify the specific status of the new species also genetically. Also, the former staff member of the Museum Koenig, Dr. Axel Hille, and the museum’s senior herpetologist Prof. Wolfgang Böhme were part of the team, the latter was also the doctoral supervisor of the two above-mentioned PhD students.

DNA aus Sedimenten gibt Auskunft über den Gebrauch von Pflanzen durch Menschen der Altsteinzeit. Unter der Leitung der Universität Oslo hat ein internationales Forschungsteam aus den Sedimenten der armenischen „Aghitu-3“-Höhle Pflanzen-DNA extrahiert und analysiert. Die Höhle wurde vor etwa 40.000 bis 25.000 Jahren von Menschen des Jungpaläolithikums als Unterschlupf genutzt. Eine detaillierte Auswertung der DNA zeigt, dass die Bewohner*innen der Höhle zahlreiche Pflanzenarten zu verschiedenen Zwecken genutzt haben könnten, unter anderem als Medizin, Farbstoff oder Garn.

Layers of gene control allow DNA to flexibly add new information. Genes and their genetic switches are organized into functional units to turn genes on or off just as needed. Disrupting these units can lead to disease, but a new study makes clear that they are more robust and flexible than previously thought. An international team of researchers found that a gene may still function even when new DNA segments get inserted in the same genomic organizational unit.

A large part of our DNA is made up of selfish DNA elements, some of which can jump from one site in the genome to another, potentially damaging it. Researchers from the Institute of Molecular Biotechnology of the Austrian Academy of Sciences (IMBA) describe how different types of repetitive DNA elements are controlled by the same silencing mechanism in fruit fly ovaries. Central to their findings is an uncharacterized protein that the researchers named “Kipferl”. The findings suggest that different selfish elements compete for the host genome defense system and that Kipferl might be the first of a series of similarly acting molecules yet to be uncovered. The findings are published in eLife.

Computer simulations visualize how an essential stem cell protein opens wrapped DNA

A key protein for converting adult stem cells into cells that resemble embryonic stem cells has been visualized in unprecedented detail by an international team of researchers around Hans Schöler and Vlad Cojocaru of the Max Planck Institute for Molecular Biomedicine in Münster. By combing experiments and computer simulations, the team visualized how the Oct4 protein binds and opens short pieces of DNA while wrapped around nuclear storage proteins (histones), just like in our genome. The results were published in the journal Nucleic Acids Research on September 22.

If everything is to run smoothly in living cells, the genetic information must be correct. But unfortunately, errors in the DNA accumulate over time due to mutations. Land plants have developed a peculiar correction mode: they do not directly improve the errors in the genome, but rather elaborately in each individual transcript. Researchers at the University of Bonn have transplanted this correction machinery from the moss Physcomitrium patens into human cells. Surprisingly, the corrector started working there too, but according to its own rules. The results have now been published in the journal „Nucleic Acids Research“.

Wenn in lebenden Zellen alles rund laufen soll, dann müssen die Erbinformationen stimmen. Doch leider häufen sich im Laufe der Zeit durch Mutationen Fehler in der DNA an. Landpflanzen haben einen eigenartigen Korrekturmodus entwickelt: Sie verbessern nicht direkt die Fehler im Erbgut, sondern aufwändig in jeder einzelnen Abschrift. Forschende der Universität Bonn haben diese Korrekturmaschine aus dem Laubmoos Physcomitrium patens in menschliche Zellen verpflanzt. Überraschenderweise nahm der Korrektor auch dort die Arbeit auf, aber nach eigenen Regeln. Die Ergebnisse sind nun im Journal “Nucleic Acids Research” veröffentlicht.

Molekulare Motoren sind komplexe Mikromaschinen, die in biologischen Zellen zahlreiche mechanische Aktionen ausführen. Um die Arbeitsweise dieser Winzlinge zu verstehen, muss man ihre genaue Struktur erkunden. Ein Forschungsteam um Thomas C. Marlovits vom Zentrum für Strukturelle Systembiologie (CSSB) bei DESY hat nun die Architektur, den kompletten Funktionszyklus und den Wirkmechanismus eines solchen molekularen Motors aufgeklärt. Das Team berichtet im Fachblatt „Nature“, wie der sogenannte RuvAB Branch Migration Complex chemische Energie in mechanische Arbeit umwandelt, um die Rekombination und Reparatur des Erbgutstrangs der DNA durchzuführen.

During sperm production, an enormous amount of DNA has to be packed into a very small space without breaking anything. A central role is played by certain proteins around which the DNA thread is wrapped – the protamines. A recent study by the University of Bonn provides new insights into this important mechanism. The results have been published in the journal PLoS Genetics.

Bei der Spermienproduktion muss eine gewaltige Menge DNA auf engstem Raum verpackt werden, ohne dass dabei etwas kaputt geht. Eine zentrale Rolle spielen dabei bestimmte Proteine, um die sich der DNA-Faden wickelt – die Protamine. Eine aktuelle Studie der Universität Bonn liefert nun neue Erkenntnisse zu diesem wichtigen Mechanismus. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift PLoS Genetics erschienen.

Fast alle Zelltypen sondern Exosomen ab: kleine extrazelluläre Vesikel, die mit Proteinen, RNA und DNA beladen sind. Auf diese Weise können Zellen untereinander kommunizieren und stimmen viele Prozesse ab, wie beispielsweise Zellteilungen. In der Nähe von Tumoren werden solche Exosomen verstärkt abgesondert. „Die darin enthaltenen Biomoleküle verändern die Umgebung von Tumoren und können damit den Verlauf einer Krebserkrankung entscheidend beeinflussen“, so PD Dr. Basant Kumar Thakur von der Kinderklinik III des Universitätsklinikums Essen und Wissenschaftler der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen.

Non-small cell lung carcinoma is a particularly aggressive type of lung cancer. Tumor cells and tumor DNA (ctDNA) in the blood of patients with the disease can be analyzed by means of liquid biopsy throughout the course of the disease. This information is important in order to be able to target the constantly changing tumor. A study from the University of Bayreuth is the first to show that liquid biopsy significantly improves treatment outcomes in many cases and can be cost-effective in the German care system. The scientists present their research results in the Journal of Cancer Research and Clinical Oncology.

Im Journal „Science“ präsentieren Forschungsgruppen aus Heidelberg und Würzburg das Innenleben der molekularen Maschinerie, die vor der Zellteilung die DNA zu Chromosomen formt.