Scientists have known for decades that genes can be transferred from one species to another, both in animals and plants. However, the mechanism of how such an unlikely event occurs remained unknown. Now, researchers from Alejandro Burga’s lab at the Institute of Molecular Biotechnology (IMBA) of the Austrian Academy of Sciences identify a vector of horizontal gene transfer (HGT) in worms. The findings, published on June 29 in Science, could lead to the discovery of further vectors of HGT in eukaryotes and might find applications in pathogen control.

Wissenschaftler:innen wissen seit Jahrzehnten, dass Gene von einer Art auf eine andere übertragen werden können, sowohl bei Tieren als auch bei Pflanzen. Der Mechanismus, wie ein solch unwahrscheinliches Ereignis abläuft, war aber bisher unbekannt. Jetzt identifizierten Forschende der Gruppe von Alejandro Burga am Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften einen Vektor für horizontalen Gentransfer (HGT) in Fadenwürmer. Die Ergebnisse, die am 29. Juni im Fachjournal Science veröffentlicht wurden, könnten bei der Bekämpfung von Krankheitserregern Anwendung finden.

Wie unsere Gene die Immunantwort auf Krankheitserreger bestimmen, hängt von kleinsten Unterschieden im Erbgut ab. Die Situation ist komplex, wie eine neue Studie zeigt.

• Freiburger Forscher*innen entdecken zahlreiche unbeschriebene Stoffwechselprozesse und deren Gene durch Vergleich von Stoffwechselprodukten in Urin und Blut
• Erkenntnisse ermöglichen besseres Verständnis im gesamten Körper und könnten zu neuen medizinischen Behandlungsansätzen führen
• Veröffentlichung in Nature Genetics

The cancer gene MYC drives unrestrained growth of most human cancers. It has been called the “Mount Everest” of cancer research because of the difficulty of designing medications that can disable it, and the expectation that an effective MYC drug could help so many cancer patients. Research groups from the The Wertheim UF Scripps Institute in Florida, the Max Planck Institute of Molecular Physiology in Dortmund and the University of Münster have joined forces and climbed that peak by developing Nature-inspired compounds chopping up MYC’s RNA. This innovative RNA degrader approach could also open new routes to summit other similarly hard-to-treat diseases.

Ein internationales Team von Forschenden der University of Georgia, USA, und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie in Jena stellt eine vielversprechende Strategie zur Entschlüsselung von Stoffwechselwegen zur Bildung von Pflanzeninhaltsstoffe mit medizinischer Bedeutung vor. Das Forschungsteam untersuchte die Biosynthese von zwei Alkaloiden aus der Pflanze Catharanthus roseus, die in der Medizin als Krebstherapeutika eingesetzt werden. Mithilfe von Einzelzell-Analysen konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue, für die Biosynthese wichtige Gene entdecken und zeigen, dass die Zwischenprodukte des Stoffwechselwegs in spezifischen Zelltypen angereichert werden.

Colistin is an antibiotic of last resort for the treatment of infections caused by extremely multidrug-resistant Gram-negative bacteria. The recent emergence and global spread of the mobile colistin resistance gene mcr-1 among many bacterial species in different environments poses a significant public health threat. However, the workings and success of mcr-1 as a resistance factor have not been fully understood. Led by scientists of the German Center for Infection Research (DZIF), a study recently published in the journal Microbiology Spectrum provides crucial answers on how acquiring mcr-1 benefits bacteria and explores an approach to eliminate mcr-1 and its transmission vectors.

Pflanzensterole (Phytosterole) sind gesund; aber leider können Menschen und Tiere sie nicht selbst herstellen. Immer mehr Menschen nutzen Nahrungsergänzungsmittel, um an Phytosterole zu kommen, oder greifen zu grünen Smoothies oder einer Mittelmeerdiät mit vielen pflanzlichen Lebensmitteln. Forschende des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie in Bremen haben nun winzige darmlose Würmer im Mittelmeer entdeckt, die selbst Phytosterole herstellen können. Sie zeigen außerdem, dass auch viele andere Tiere die erforderlichen Gene zur Biosynthese eigener Phytosterole haben. Ihre Ergebnisse erscheinen im Fachjournal Science.

Das Proteom beschreibt die Gesamtheit aller aktiven Eiweißmoleküle in einem Organismus, einem Gewebe oder einer Zelle unter festgelegten Bedingungen und zu einem bestimmten Zeitpunkt. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftler:innen der Charité – Universitätsmedizin Berlin, des Francis Crick Institute in London, der Universitäten Zürich und Edinburgh hat jetzt die umfassendste zelluläre Proteom-Landkarte auf der Basis von Hefen als Modellorganismen erstellt. Sie gibt Einblick in bislang unerforschte Gene und die Art und Weise, wie Proteine entsprechend ihrer Bauanleitung hergestellt und reguliert werden. Die Studie ist im aktuellen Fachjournal Cell* erschienen.

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Thanks to great technological advances, the genetic material of living beings can now be sequenced at a rapid rate. However, comparing genomic data poses tricky technical challenges. To simplify the analysis process, a team of scientists led by Prof. Michael Hiller from the Hessian LOEWE Centre for Translational Biodiversity Genomics (TBG) has developed a new method and presented it in the journal Science.

Researchers at Kiel University have studied the evolutionary history of the longevity gene APOE. To do this, they analysed data obtained from human skeletons that are up to 12,000 years old.

Gene sind nicht die einzigen Triebkräfte der Evolution. Die charakteristischen Flossen der Rochen entstanden, weil sich die nicht-kodierenden Teile des Genoms und seine dreidimensionale Struktur verändert hatten, berichtet ein Forschungsteam um Darío Lupiáñez vom Max Delbrück Center in „Nature“.

Dresdner Forscher untersuchten, wie vier Gene der Fruchtfliege Drosophila, die für die Farbgebung der Augen verantwortlich sind, auch für die Gesundheit des Netzhautgewebes essentiell sind.

Some plants can survive months without water, only to turn green again after a brief downpour. A recent study by the Universities of Bonn and Michigan shows that this is not due to a “miracle gene.” Rather, this ability is a consequence of a whole network of genes, almost all of which are also present in more vulnerable varieties. The results have already appeared online in advance in the journal „The Plant Journal“. The print edition will be published soon.

Manche Pflanzen können Monate ohne Wasser überleben, um dann nach einem kurzen Regenguss wieder zu ergrünen. Eine aktuelle Studie der Universitäten Bonn und Michigan zeigt, dass dafür kein „Wunder-Gen“ verantwortlich ist. Stattdessen ist diese Fähigkeit Folge eines ganzen Netzwerks von Erbanlagen, die fast alle auch in empfindlicheren Arten vorkommen. Die Ergebnisse sind bereits vorab online in der Zeitschrift „The Plant Journal“ erschienen. Die Printausgabe wird demnächst veröffentlicht.

Intensive research is being carried out to enable the transplantation of organs from specially bred pigs to humans. However, the pig genome contains the genomes of various endogenous retroviruses (PERV-A, B and C) that could potentially cause infectious diseases. A research team at the Paul-Ehrlich-Institut has demonstrated in the Yucatan miniature pig breed (haplotype SLA D/D) that the retrovirus PERV-C could be reproductive and therefore infectious. The identification of the PERV-C genome now makes it possible to remove the PERV-C retrovirus genome from the pigs‘ genome via gene editing (Journal of Virology, 8 March 2023).

Bei einer Reise durch unbekanntes Gebiet sind Karten sehr nützlich. Auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verlassen sich auf Karten, wenn sie den komplexen Aufbau des Gehirns verstehen wollen. Forscher am Max-Planck-Institut für biologische Intelligenz haben nun einen neuen Kartensatz für das Zebrafischgehirn erstellt. Sie bestimmten die Aktivität hunderter Gene und stellten sie in einem interaktiven Atlas zusammen. Das Online-Tool erlaubt es, sich im Gehirn dieses Wirbeltiers zurechtzufinden, und bietet neue Einblicke in die Funktion und zelluläre Struktur des Gehirns.

Mit seiner Länge und der Vielzahl seiner Faltungen und Ausstülpungen stellt der Darm die größte Kontaktfläche zwischen unserem Körper und der Umwelt dar. Aktuell weiß man aber noch wenig darüber, welche Gene bei der Verdauung oder dem Kontakt zur Umwelt eine wichtige Rolle spielen. Forschenden vom Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut in Jena und Fred Hutchinson Cancer Center, Seattle, USA, ist es gelungen, eine neuartige Methode zu entwickeln, die genetische Untersuchungen über alle Regionen des Darms ermöglicht. So können zukünftig genetische Einflüsse auf die normale Funktion der Darmschleimhaut, aber auch bei Krankheiten oder beim Altern besser erforscht werden.

Die Suche nach Krankheitsursachen in der dunklen Materie unseres Erbguts. Forschende haben die Chromosomen von Patienten analysiert, die extrem viele Anomalien in ihrem Genom aufweisen. Diese Veränderungen können die Aktivität nahe gelegener Gene verändern und so möglicherweise Krankheiten verursachen. Die Ergebnisse erschienen im Oktober 2022 im Fachjournal Nature Communications.

Einige Chlamydien konnten wichtige Gene durch Gentransfer von anderen Bakterien erhalten

Was definiert uns und andere Lebewesen stärker: die Gene oder die Umwelt? Erst kürzlich konnten Forschende experimentell nachweisen, dass über den Samen nicht nur genetische Merkmale, sondern auch Mikroorganismen von einer Pflanzengeneration zur nächsten vererbt werden. Im soeben im Open Access in der Zeitschrift „Trends in Microbiology“ erschienenen Artikel untersuchen Forschende den Prozess der mikrobiellen Vererbung über den Samen genauer und identifiziert Faktoren, die den Aufbau des Mikrobioms der Pflanze maßgeblich beeinflussen. Mit ihrer Grundlagenarbeit schaffen die Autoren einen wichtigen Meilenstein für die Mikrobiomforschung.

Jeder Mensch hat einen individuellen chemischen Fingerabdruck. Die Zusammensetzung von kleinen Molekülen im Blut, etwa Fette oder Zucker, bestimmt mit, wie unser Körper auf äußere Einflüsse reagiert, für welche Krankheiten er anfällig ist und wie schwer eine Krankheit verlaufen wird. Wissenschaftler*innen vom Berlin Institute of Health in der Charité (BIH) haben nun mit Partnern aus Cambridge (UK) in einer internationalen Kollaboration mehr als 300 Bereiche im Genom entdeckt, die zu diesem individuellen chemischen Fingerabdruck beitragen. Ihre Ergebnisse haben sie in der Zeitschrift Nature Medicine veröffentlicht.

When searching for the causes of illnesses and developing new treatments, it is absolutely vital to have a precise understanding of the genetic fundamentals. Würzburg researchers have devised a new technique for this purpose.

Nicht nur unsere klassischen Gene bestimmen unsere Neigung zu Fettleibigkeit. ETH-​Forschende konnte zeigen, dass auch Mikro-​RNA-Moleküle für die Regulierung des Körpergewichts zentral sind.

Verschiedene Ebenen der Gen-Steuerung erlauben es, neue Informationen flexibel ins Erbgut einzubauen. Gene und ihre genetischen Schalter sind in funktionellen Einheiten organisiert, um sie je nach Bedarf an- oder auszuschalten. Eine Störung dieser Strukturen kann zu Krankheiten führen. Eine neue Studie macht nun jedoch deutlich, dass diese Einheiten robuster und flexibler sind als bisher angenommen: Ein internationales Forschungsteam fand heraus, dass ein Gen auch dann noch funktionieren kann, wenn neue DNA-Abschnitte in dieselbe genomische Organisationseinheit eingefügt werden.