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.

Proteine in Zellen präzise zu beobachten ist für viele Forschungszweige extrem wichtig, war bisher jedoch eine große technische Hürde – vor allem in lebenden Zellen, denn die dafür nötige fluoreszente Markierung musste an jedes Protein einzeln angebracht werden. Der Forschungsgruppe um Stefan Kubicek am CeMM ist es nun gelungen, diese Hürde aus dem Weg zu räumen: Mit einem Verfahren, dass sie „vpCells“ getauft haben, lassen sich viele Proteine gleichzeitig mit fünf verschiedenen Fluoreszenzfarben markieren. Die Studie wurde im Fachjournal Nature Cell Biology (DOI: 10.1038/s41556-024-01407-w) veröfffentlicht, und die Bilder sind öffentlich zugänglich auf vpcells.cemm.at.

Das medizinisch bedeutsame Protein Frataxin sorgt dafür, dass die Herstellung von lebenswichtigen Eisen-Schwefel-Proteinen schnell und präzise erfolgt. Das hat eine Kooperation dreier Forschungsgruppen unter Marburger Leitung herausgefunden, indem sie anaerobe Kryo-Elektronenmikroskopie, biochemische Verfahren und Mössbauer-Spektroskopie kombinierte. Das Team berichtet im Forschungsmagazin „Nature Communications“ über seine Ergebnisse.

Prof. Dr. Fan Liu from the Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) has recently received several awards for her contributions to the field of cross-linking mass spectrometry. The scientist is dedicated to better understanding the interactions between proteins at the cellular level. Additionally, she is developing methods and standards to refine this complex and indispensable technology for many research questions, making it more broadly applicable.

Prof. Dr. Fan Liu vom Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) erhielt für ihre Leistungen auf dem Gebiet der Quervernetzungs-Massenspektrometrie zuletzt mehrere Auszeichnungen. Die Wissenschaftlerin hat sich der Aufgabe verschrieben, Interaktionen zwischen Proteinen auf zellulärer Ebene besser zu verstehen. Zudem entwickelt sie Methoden und Standards, um die komplexe und für viele Forschungsfragen unverzichtbare Technologie zu verfeinern und breiter anwendbar zu machen.

Recent research underscores the critical role of adipocytes in storing fat, vital for organismal survival. Dysfunctional adipocytes can lead to metabolic disorders like type 2 diabetes and fatty liver disease, highlighting the importance of understanding lipid storage mechanisms. A team of scientists led by Helmholtz Munich have developed a novel approach merging proteomics with machine learning to map dynamic changes during adipogenesis. This method reveals new insights into protein regulation, offering potential targets for managing metabolic diseases.

Forschende der LMU und des Exzellenzclusters SyNergy haben analysiert, wie sich das Proteom bestimmter Hirnzellen im Alter verändert.

Viele wichtige Medikamente, wie Antibiotika und Krebsmedikamente, stammen von Naturstoffen aus Bakterien ab. Die bakteriellen Enzyme, die diese Wirkstoffe produzieren, gelten wegen ihres Baukastenprinzips als ideale Werkzeuge für die Synthetische Biologie. Durch Erforschung der Protein-Evolution fand ein Team um Prof. Dr. Helge Bode „Fusionsstellen“ nach dem Vorbild der Natur, die eine schnellere und gezieltere Wirkstoffentwicklung ermöglichen.

Adhesion GPCRs are a group of G protein-coupled receptors associated with many bodily functions and diseases in humans. Scientists at Leipzig University have discovered a new receptor – which they have named “mayo” – and found that it influences the development of the small intestine and heart function in fruit flies, and that these phenomena may also be relevant in humans. Their findings have now been published in the journal Cell Reports.

Adhäsions-GPCRs sind eine Gruppe von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, die mit vielen Körperfunktionen und Krankheiten des Menschen in Verbindung gebracht werden. Wissenschaftler:innen der Universität Leipzig haben einen neuen Rezeptor namens Mayo entdeckt und herausgefunden, dass dieser die Entwicklung des Dünndarms sowie die Herzfunktion bei Fruchtfliegen beeinflusst und diese Phänomene auch beim Menschen relevant sein könnten. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift „Cell Reports“ veröffentlicht worden.

Forschende haben ein Protein identifiziert, das gleichzeitig mit Zellkompartimenten entstand, die für die Vermehrung des Toxoplasmose-Erregers entscheidend sind.

The waste system of living cells, the proteasome, not only shreds disused or damaged proteins. It also supports the immune system in recognizing virally infected or cancerous cells by producing protein fragments, so-called immunopeptides. In an international collaboration, researchers led by Juliane Liepe at the Max Planck Institute (MPI) for Multidisciplinary Sciences have now simulated protein degradation by the proteasome in the laboratory and identified and quantified the peptides thereby produced. In future, the resulting data set could help predict immunopeptides and develop new vaccines against infectious diseases or cancer.

Ubiquitin is a small protein with a big impact. From yeast fungi to humans, it serves as a molecular tag that regulates many cellular processes. Ubiquitin ligases are indispensable labeling machines in this tagging process: They attach ubiquitin to target proteins. If this tagging fails, processes in the cell can be pathologically altered. A team led by Sonja Lorenz at the Max Planck Institute (MPI) for Multidisciplinary Sciences has now visualized the ubiquitin ligase HACE1 bound to an important target protein in 3D. The researchers were thus able to elucidate how HACE1 recognizes proteins and how this process is regulated.

Ubiquitin ist ein kleines Protein mit großer Wirkung. Vom Hefepilz bis hin zum Menschen dient es als molekulares Etikett, das viele Prozesse der Zelle reguliert. Ubiquitin-Ligasen sind dabei als Etikettier-Maschinen unerlässlich: Sie heften Ubiquitin an die zu steuernden Proteine an. Ist dieser Etikettier-Vorgang gestört, können Prozesse in der Zelle krankhaft verändert sein. Ein Team um Sonja Lorenz am Max-Planck-Institut (MPI) für Multidisziplinäre Naturwissenschaften hat nun die Ubiquitin-Ligase HACE1 gebunden an ein wichtiges Zielprotein in 3D sichtbar gemacht. Die Forschenden konnten so Mechanismen aufdecken, wie HACE1 Proteine erkennt und wie dieser Vorgang reguliert wird.

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’

Ein ETH-​Forschungsteam visualisiert erstmals die Befruchtungsdynamik menschlicher Eizellen durch Simulationen auf Hochleistungsrechnern. Die Simulationen zeigen, wie sich ein Protein auf der Spermienoberfläche durch Freisetzung von Zink-​Ionen nach einer Befruchtung der Eizelle verändert. Dies verhindert, dass das verformte Protein an eine Andockstelle auf der Eizellen-​Oberfläche binden kann. Die entschlüsselten Mechanismen könnten neue Wege aufzeigen, um Unfruchtbarkeit zu behandeln oder medikamentöse Verhütungsmethoden zu entwickeln.

Forschungsteam identifiziert „Schutzschalter“ in Protein des Virus SARS-CoV-2

Mit über 700 Millionen Erkrankten und fast sieben Millionen Toten war die weltweite Ausbreitung von Covid-19 die bislang verheerendste Pandemie des 21. Jahrhunderts. Impfstoffe und Medikamente gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 konnten den Krankheitsverlauf bei vielen Menschen abschwächen und die Pandemie eindämmen. Die Gefahr weiterer Ausbrüche ist jedoch nicht gebannt: Das Virus verändert ständig seinen Bauplan. Dadurch kann es immer effektiver menschliche Zellen infizieren und sich vermehren.

Phosphor ist für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen unerlässlich. In vielen Böden ist der wichtige Nährstoff jedoch nur schlecht verfügbar. Ein Mechanismus, den Pflanzen nutzen, um die Verfügbarkeit zu erhöhen, ist die Freisetzung von Malat, einer organischen Säure. Sie bildet mit Eisen oder Aluminium Komplexe und setzen damit Phosphat frei. Diese Reaktion kann aber auch zu einer erhöhten Eisenakkumulation führen, die das Wurzelwachstum hemmen kann. Ein Forscherteam unter der Leitung des IPK-Leibniz-Instituts fand heraus, dass das Protein HYP1 dazu beiträgt, die Wurzeln vor einer erhöhten Eisenreaktivität zu schützen, die als Reaktion auf Phosphormangel ausgelöst wird.

The virus has rediscovered an entry pathway into lung cells that has been used by earlier variants and that is important for the development of pneumonia

Das Virus hat einen Eintrittsweg in Lungenzellen wiederentdeckt, der von frühen SARS-CoV-2 Varianten genutzt wurde und zu einer Lungenentzündung führen kann

Some bacterial membrane transporters work almost like freight elevators to transport substances through the cell membrane into the interior of the cell. The transporter itself spans the bacterial membrane. Like a forklift, a soluble protein outside the bacterium transports the substance to the „elevator“ and unloads its cargo there. The freight elevator transports it to the inside of the cell, in other words to another floor. Researchers at the University Hospital Bonn (UKB) and the University of Bonn, in collaboration with a team from the University of York, have now studied the interaction between the transporter and its soluble substrate binding protein.

Manche bakteriellen Membrantransporter arbeiten fast wie Lastenaufzüge, um Substanzen durch die Zellmembran in das Innere der Zelle zu transportieren. Der Transporter selbst durchspannt dabei die Zellwand. Ein lösliches Protein außerhalb des Bakteriums bringt wie ein Gabelstapler die Substanz zum „Fahrstuhl“ und entlädt dort seine Ladung. Diese wird vom Lastenaufzug ins Innere der Zelle, also quasi in ein anderes Stockwerk gebracht. Forschende des Universitätsklinikums Bonn (UKB) und der Universität Bonn haben nun in Zusammenarbeit mit einem Team der Universität York das Zusammenspiel von Transporter und Zubringer aufgeklärt.

Bioinformatics: Publication in Cell Systems

Vaccine development aims at protecting as many people as possible from infections. Short protein fragments of pathogens, so-called epitopes, are seen as a promising new approach for vaccine development. In the scientific journal Cell Systems, bioinformaticians from Heinrich Heine University Düsseldorf (HHU) now present a method for identifying those epitopes that promise safe immunisation across the broadest possible population group. They have also computed vaccine candidates against the coronavirus SARS-CoV-2 using their HOGVAX tool.

Testpersonen, welche Videos von Menschen mit COVID-19-typischen Symptomen ansehen, produzieren mehr sekretorisches Immunglobulin A gegen das Spike-Protein des Coronavirus. Das ist das Ergebnis einer Studie von Forschenden des Fachbereichs Biologie der Universität Hamburg in Kooperation mit der Universität Tübingen mit 45 Testpersonen. Die Studie ist in der Fachzeitschrift „Scientific Reports“ erschienen.

NEMO, ein Protein, das vor allem für seine Rolle bei Signalprozessen im Immunsystem bekannt ist, verhindert die Ablagerung von Proteinaggregaten, wie sie bei der Parkinson-Erkrankung auftreten. Es dockt dafür an bestimmte Proteinketten an, die als Kennzeichnung für die zelluläre Müllabfuhr dienen, und fördert so den Abbau der schädlichen Aggregate. Ein Forschungsteam unter Federführung von Prof. Dr. Konstanze Winklhofer von der Ruhr-Universität Bochum hat diesen Mechanismus aufgeklärt und berichtet in der Zeitschrift Nature Communications vom 19. Dezember 2023. In weiterführenden Studien untersucht das Team, wie die Erkenntnisse für therapeutische Strategien genutzt werden können.