Spezielle Software aus Greifswald beschleunigt die genaue Bestimmung aller Gene von Tieren und Pflanzen enorm

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.

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Elternstreit im Samenkorn – Schlüsselregulatoren, steuern elterliche Konflikte über die Ressourcenverteilung in Samen

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.

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A new precise tool for cardiac research

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.

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Neues präzises Instrument zur Erforschung von Herzmuskelerkrankungen

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.

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Zellskelett-Gene regulieren Vernetzung im Säugerhirn

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“.

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How evolution has optimised the magnetic sensor in birds

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.

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CRISPR/Cas breakthrough: Enhanced “genetic scissors” enable stable insertion of large genes

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.

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How childhood stress influences gene activity and increases the risk of mental illness

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.

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Joint press release of the IPK Leibniz Institute and the Leibniz University Hannover

Researchers discover key gene for toxic alkaloid
in barley

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Decoding the shared genetic toolkit for male sex determination

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.

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Bioinformatiker entschlüsseln essenzielle biochemische Signalwege bei der Reizübertragung im Gehirn

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.

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Entschlüsselung der Sprache epigenetischer Modifikationen

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.

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Evolutionärer Ursprung der genomischen Prägung

Einige unserer Gene werden exprimiert oder inaktiviert, je nachdem, ob wir sie von unserer Mutter oder unserem Vater geerbt haben. Der Mechanismus hinter dieser sogenannten genomischen Prägung, wird bestimmt durch DNA-Veränderungen während der Produktion von Ei- und Samenzellen. Alejandro Burga und sein Labor am Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) entdeckten einen bisher unbekannten Prozess der Genregulierung, der mit dem Ausschalten egoistischer Gene verbunden ist und den ersten Schritt in der Evolution der genomischen Prägung darstellen könnte. Ihre Studie, die am 6. März in Nature erscheint, könnte klären, wie und warum sich genomische Prägung entwickelte.

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Insights into epigenetics: Mouse as a model organism

The FKBP5 gene is associated with stress-related psychiatric disorders. Not only the gene itself, but also epigenetic changes are possible biomarkers for the long-term consequences of stress. The underlying mechanisms cannot yet be determined in humans. Previous research suggests that the mouse is a suitable model organism for investigating the influences of genetics, the environment and their interaction in brain tissue. Scientists have now provided the first evidence that epigenetic changes – crucial key elements for the regulation of genes – can also be investigated in the so-called humanized FKBP5 mouse model.

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New mechanism for regulating cell division in the bacterial pathogen Klebsiella uncovered

Klebsiella pneumoniae is one of the most common and most dangerous bacterial pathogens impacting humans, causing infections of the gastrointestinal tract, pneumonia, wound infections and even blood poisoning. With the aim of discovering therapeutically exploitable weaknesses in Klebsiella, a research team from the Balance of the Microverse Cluster of Excellence at the University of Jena, Germany has taken a close look at the molecular biology of the bacteria and was able to uncover the importance of a small, non-coding ribonucleic acid (sRNA for short) for the gene regulation of K. pneumoniae. They report their findings in the journal “Proceedings of the National Academy of Sciences”.

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Mechanism discovered that protects tissue after faulty gene expression

A study at the CECAD Cluster of Excellence in Aging Research has identified a protein complex that is activated by defects in the spliceosome, the molecular scissors that process genetic information. Future research could lead to new therapeutic approaches to treat diseases caused by faulty splicing / publication ‘Nucleic Acid Research’

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Es liegt in unseren Genen – und wie sich unser Genom in 3D faltet

Ob wir gesund bleiben oder schwer erkranken, wird von unseren Genen mitbestimmt. Aber auch die Faltung unseres Genoms hat darauf maßgeblich Einfluss, denn die 3D-Genomorganisation regelt, welche Gene an- und abgeschaltet werden. Forschenden um Marieke Oudelaar und Elisa Oberbeckmann am Max-Planck-Institut (MPI) für Multidisziplinäre Naturwissenschaften ist es jetzt gelungen, die 3D-Faltung des Hefegenoms im Labor nachzustellen und die zugrunde liegenden Mechanismen zu entschlüsseln.

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Gene nutzen oder verlieren: Wie Seegräser das Meer erobern

26.01.2024/Gent/Groningen/Kiel/Neapel. Seegräser bilden die Grundlage für eines der artenreichsten und zugleich empfindlichsten marinen Küstenökosysteme der Welt. Sie entwickelten sich vor etwa 100 Millionen Jahren in drei unabhängigen Linien aus ihren im Süßwasser vorkommenden Vorfahren und sind die einzigen vollständig unter Wasser lebenden marinen Blütenpflanzen. Der Wechsel in eine so radikal andere Umgebung ist ein seltenes evolutionäres Ereignis – und er dürfte nicht einfach gewesen sein. Wie gelang den Seegräsern dieser Schritt? Neue hochqualitative Genome für drei Arten liefern Hinweise, die für den Erhalt von Seegras-Ökosystemen und deren nachhaltige Nutzung von Bedeutung sind.

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Neue Erkenntnisse zu genetischen Ursachen der Parkinson-Erkrankung

Ein Wissenschaftler-Team um Prof. Rita Bernhardt von der Universität des Saarlandes arbeitet seit 2020 daran, die Entstehung von Parkinson besser zu erforschen und daraus Ansätze für neue, ursächliche Therapien abzuleiten. In ihrer aktuellen Arbeit zeigen die Wissenschaftler, dass bei genetisch vorbelasteten Parkinson-Patienten erst zusätzliche Änderungen in Cytochrom P450-Genen zur Ausprägung der Erkrankung führen. Diese Gene sind für die Produktion von Enzymen zuständig, die wichtige Stoffwechselprozesse im Körper steuern. Die Forschungen wurden durch die Dr. Rolf Schwiete Stiftung finanziell gefördert.

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Ein bakterieller Werkzeugkasten für die Besiedlung von Pflanzen

Durch einen innovativen experimentellen Ansatz haben Forschende am Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung zentrale Gene identifiziert, die von kommensalen Bakterien benötigt werden, um Pflanzen zu besiedeln. Die Ergebnisse tragen wesentlich zum Verständnis bei, wie Bakterien erfolgreiche Wirt-Kommensal-Beziehungen aufbauen.

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Leukämiezellen aktivieren zelluläres Recyclingprogramm

Um schneller zu wachsen, aktivieren Leukämiezellen typischerweise das Recycling zelleigener Strukturen. So können sie schadhafte Bestandteile entsorgen und sich besser mit Baustoffen versorgen. Forschende der Goethe-Universität Frankfurt haben nun gezeigt, dass Leukämiezellen mit einer sehr häufig auftretenden Mutation ganz spezielle Gene aktivieren, die für diesen Prozess wichtig sind. Die Ergebnisse eröffnen künftige neue Therapieoptionen. Sie sind nun in der Zeitschrift Cell Reports erschienen.

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The venom preceded the stinger: Genomic studies shed light on the origins of bee venom

Bees, wasps and ants belong to the Hymenoptera order and inject a whole cocktail of venomous ingredients when they sting. Despite their tremendous ecological and economic importance, little was previously known about the origins of their venom. Through extensive genomic studies, a team of researchers led by Dr. Björn von Reumont from Goethe University Frankfurt has now discovered that typical venomous components were already present in the earliest ancestors of Hymenoptera and must therefore have evolved before the stingers of bees and other insects. What’s more, and contrary to previous assumptions, the gene for the venom melittin is found solely in bees.

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A new era in medicine

MHH researchers write Lancet review on the successes of precision gene therapy

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Klonfische: Gleiche Gene, gleiche Umwelt – unterschiedliche Fitness

Unterschiede im Erbgut oder in wesentlichen Umwelteinflüssen bestimmen die Individualität. Dieses Paradigma der Zwillingsforschung bröckelt zunehmend. Ein Forschungsteam des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) und des Exzellenzclusters „Science of Intelligence“ (SCIoI) hat nun herausgefunden, dass sich klonale Fische – mit identischem Erbgut – die unter den gleichen, hoch standardisierten Umweltbedingungen aufwachsen, systematisch in der Anzahl und der Größe der Nachkommen pro Laichvorgang unterscheiden; zwei entscheidende Indikatoren für die biologische Fitness. Die Studie ist in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen.

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Pooling expertise: Fraunhofer IPT and Harro Höfliger cooperate in the manufacturing of ATMP production systems

New mRNA vaccines and gene therapeutics have gained media attention as a result of the coronavirus pandemic. These pharmaceuticals, known as ATMP (Advanced Therapy Medicinal Products), contain living cells or the nucleic acids DNA or RNA. Producing such ATMPs in high quality requires customized production facilities and an associated range of services. The Fraunhofer Institute for Production Technology IPT and Harro Höfliger from Allmersbach im Tal are now entering into a cooperation to develop fully automated ATMP production systems: Together, the partners are developing an offer for consulting, analysis and product development through to the serial production of marketable ATMP systems.

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