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.

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.

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.

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”.

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’

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

Forschende arbeiten seit Jahren daran, das Genom, genauer gesagt, die Chromosomen der Bierhefe synthetisch nachzubauen. Nun ist es gelungen, sämtliche Transfer RNA-Gene in einem künstlichen Chromosom geordnet zu vereinen. Das Ergebnis setzt einen Meilenstein in der Entwicklung des ersten synthetischen Eukaryontengenoms und eröffnet neue Wege für die Grundlagenforschung.

Snakebites cause around 100,000 deaths worldwide every year. Researchers at the Technical University of Munich (TUM) have investigated how the toxin emerged between 50 and 120 million years ago through the modification of a gene that also occurs in mammals and other reptiles. The results could help with the development of better snakebite treatments and lead to new knowledge for the treatment of illnesses such as type 2 diabetes and hypertension.

The research group of Dr Claudia Keller Valsecchi (Institute of Molecular Biology, Mainz, Germany) and their collaborators have discovered the master regulator responsible for balancing the expression of X chromosome genes between males and females in the malaria mosquito. This discovery helps scientists to better understand the evolution of the epigenetic mechanisms responsible for equalising gene expression between the sexes. The findings may contribute to the development of new ways to prevent the spread of malaria.

When a woman is diagnosed with breast cancer, the difficult question arises as to which type of treatment is the right one. Gene expression testing is one of the methods used by doctors to help make a prognosis about the course of the disease and, based on this, to select a suitable therapy. However, the reliability of these tests has not been fully established. Scientists from Leipzig University and the Pathologie Hamburg-West institute have now used machine learning to analyse large amounts of data on this question and found that gene expression signatures offer a high degree of certainty in prognosis, but not complete certainty.

Biology: Publication in Science Advances

To date it has been unclear exactly how the sex of a bee is determined. A research team from Heinrich Heine University Düsseldorf (HHU) comprising biologists and chemists has now identified a key gene and the molecular mechanism linked with it. In the current issue of the scientific journal Science Advances, they describe how this process is similar to a game involving two dice.