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.

Einige Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) sind schwer abbaubar und werden deshalb auch als „Ewigkeitschemikalien“ bezeichnet. Sie beeinträchtigen die Gesundheit und können zu Leberschäden, Übergewicht, hormonellen Störungen und Krebs führen. Ein Forschungsteam des UFZ hat die Auswirkungen von PFAS auf das Gehirn untersucht. Mit einer Kombination aus modernen molekularbiologischen Methoden und dem Zebrafischmodell deckten sie den Wirkmechanismus auf und identifizierten die beteiligten Gene. Diese Gene sind auch beim Menschen vorhanden. Das am UFZ entwickelte Testverfahren könnte auch für die Risikobewertung anderer neurotoxischer Chemikalien genutzt werden.

Ageing is a complex biological process that also takes place in the brain. Researchers have discovered that the gene activity changes in different cell types in the brain. A certain type of neuron is particularly affected. In the long term, the findings could provide starting points for slowing down the ageing process and delaying neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s-type dementia.

Scientists at the University of Cologne have discovered that coordination between basic cellular processes is lost with increasing age / publication in ‘Nature Aging’

Seeanemone reguliert Stammzellen durch evolutionär konservierte Gene

Researchers at the Leibniz Institute for Immunotherapy (LIT), University Hospital Regensburg (UKR) and the National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) have engineered CD8+ T cells to artificially express the gene LMO4, thereby enhancing their effectiveness against tumors.

In a collaborative project between the Faculty of Veterinary Medicine and the Interdisciplinary Centre for Bioinformatics (IZBI) at Leipzig University, changes in gene expression in sebaceous glands have been spatially mapped for the first time. The study documents at high resolution changes in gene expression in the course of sebum synthesis and identifies new candidates for the modulation of sebum production. The researchers have published their findings in the prestigious Journal of Biological Chemistry.

Forschende des Leibniz-Instituts für Immuntherapie (LIT) beschreiben eine neue Art der Regulation von Immunzellen durch sogenannte „springende Gene“.

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

Im Sommer 2022 verendeten in der Oder rund 1.000 Tonnen Fische, Muscheln und Schnecken. Die Katastrophe war zwar vom Menschen verursacht, doch die unmittelbare Todesursache war das Gift einer Mikroalge mit dem wissenschaftlichen Sammelnamen Prymnesium parvum, oft auch ‚Goldalge‘ genannt. Seitdem haben sich diese Einzeller dauerhaft in der Oder angesiedelt. Forscherinnen und Forscher unter Leitung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) jetzt das Erbgut der Mikroalge sequenziert. Dabei konnten sie die Gensequenzen ausmachen, die für die Giftbildung verantwortlich sind. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Current Biology veröffentlicht.

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.

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.

Die neu entwickelte Software BRAKER3 bietet Wissenschaftler*innen weltweit ein leistungsstarkes Instrument für die Genomannotation, d.h. bei der Identifizierung und Kennzeichnung vieler relevanten Merkmale einer genomischen Sequenz. Die Software stellt einen bedeutenden Fortschritt in der bioinformatischen Forschung dar. Sie wurde von Forschenden der Universität Greifswald in Zusammenarbeit mit Kollegen am Georgia Tech Institute of Technology in Atlanta (USA) entwickelt.

Forscher des Max-Planck-Instituts für molekulare Pflanzenphysiologie haben molekulare Mechanismen entdeckt, welche die Samenentwicklung bei blühenden Pflanzen steuern. Die in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Plants“ veröffentlichten Forschungsergebnisse zeigen, wie mütterliche Gene die Entwicklung des Endosperms regulieren, eines entscheidenden Gewebes in Samen, das den sich entwickelnden Pflanzenembryo ernährt und den Großteil der weltweiten Ernteerträge ausmacht.

An innovative tool for the targeted modification of gene activity in heart muscle cells could establish itself as a standard method for research into cardiovascular diseases. Dr. Patrick Laurette and his colleagues at the German Centre for Cardiovascular Research (DZHK), led by Prof. Ralf Gilsbach, have successfully reduced the activity of individual genes in mouse heart muscle cells using the CRISPRi system. This technology allows for the temporary suppression of gene expression without altering the genetic sequence. It thus avoids the potential risks associated with direct intervention in the genome.

Ein innovatives Werkzeug zur gezielten Veränderung der Genaktivität in Herzmuskelzellen könnte sich als Standardmethode für die Erforschung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen etablieren. Dr. Patrick Laurette und seine Kollegen des Deutschen Zentrums für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) unter der Leitung von Prof. Ralf Gilsbach haben erfolgreich die Aktivität einzelner Gene in Herzmuskelzellen von Mäusen mittels des CRISPRi-Systems reduziert. Diese Technologie ermöglicht es, die Genexpression vorübergehend zu unterdrücken, ohne das Erbgut zu verändern. Sie umgeht damit potenzielle Risiken, die mit direkten Eingriffen in das Erbgut verbunden sind.

Ein Molekülpaar zu trennen, hat Auswirkungen auf das Networking im Hirn: So lässt sich zusammenfassen, was eine Marburger Forschungsgruppe jetzt über die Vernetzung von Nervenzellen herausgefunden hat. Diese hängt demnach davon ab, wie die Proteine CAP1, SRF und dessen Bindungspartner MRTF miteinander interagieren. Wie genau der Steuerungsprozess vor sich geht, berichtet das Team in der Fachzeitschrift „Science Signaling“.

The magnetic sense of migratory birds is probably based on the protein cryptochrome 4, and a genetic study has now provided further support for this theory. A team of researchers from the University of Oldenburg and the Institute of Avian Research in Wilhelmshaven compared the genomes of several hundred bird species and found that the gene sequence for cryptochrome 4 has changed considerably during evolution. This suggests that cryptochrome 4 was selected to adapt to different environmental conditions. A possible explanation is that cryptochrome 4 acts as a sensor protein. The study was published in the journal Proceedings B of the Royal Society.

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.

A recent study published in the journal Biological Psychiatry by researchers from the Central Institute of Mental Health (CIMH) sheds new light on the complex relationships between stress, genetics and mental health. The results suggest that stress in childhood can influence the function of genes, which increases the risk of developing mental illness later in life.

Researchers discover key gene for toxic alkaloid
in barley

Researchers from the Max Planck Institute for Biology Tübingen broke new ground by demonstrating that an HMG-box gene in brown algae is crucial for determining male sex. This breakthrough significantly expands our understanding of sex-determination mechanisms in eukaryotic organisms. Until now, master sex-determination genes had been identified in only a select number of vertebrates and plants. Published in Science, this study illuminates the evolutionary parallels in developmental pathways between animals and seaweeds, despite their millions of years of independent evolution. It highlights the use of a shared genetic ‘toolkit’ across lineages and explores distant evolutionary convergences.

Die reibungslose Weiterleitung neuronaler Impulse im Gehirn ist auf eine spezielle Kaskade eingespielter molekularer Prozesse angewiesen, die mit zunehmendem Alter aus dem Gleichgewicht gerät. Diese hat nun ein Team um den Saarbrücker Bioinformatiker Fabian Kern vom Helmholtz-Institut für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) genauer erforscht. In Zusammenarbeit mit Kolleginnen und Kollegen der Stanford University fanden sie heraus, welche Gene die Aktivierung zentraler Gehirnzellen, der Oligodendrozyten, steuern. Die Studie wurde im Fachjournal PNAS veröffentlicht.

Epigenetische Veränderungen führen dazu, dass Gene in Zellen falsch abgelesen werden. Sie spielen daher eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Krebs oder Stoffwechselkrankheiten, liegen aber auch altersbedingten Erkrankungen oder einer verminderten Anpassungsfähigkeit zugrunde. Eine nun in der Fachzeitschrift „Nature“ erschienene wegweisende Studie von Wissenschaftler:innen von Helmholtz Munich liefert jetzt wichtige neue Erkenntnisse darüber, wie komplexe epigenetische Modifikationsmuster unsere Gene regulieren. Diese Studie ebnet den Weg für neue Behandlungsmöglichkeiten für Krankheiten, die auf Fehlern bei epigenetischen Vorgängen beruhen.