Gegen das Feuer im Gehirn

Bei einer autoimmunen Enzephalitis, einer seltenen, aber schwerwiegenden und mitunter lebensbedrohlichen Entzündung des zentralen Nervensystems, richtet sich die körpereigene Abwehr gegen das zentrale Nervensystem. Zum ersten Mal beschrieben wurde diese Krankheit im Jahr 2007. Am häufigsten tritt die anti-NMDA-Rezeptor-Enzephalitis auf. Bei dieser Autoimmunerkrankung ist ein Protein gestört, das bei der Signalübertragung im Gehirn eine wichtige Rolle spielt: der Glutamat Rezeptor vom NMDA-Typ, kurz NMDA-Rezeptor. Gegen diese Erkrankung haben Forschende aus Braunschweig, Jena, Leipzig und Berlin ein neues potentielles Therapeutikum entwickelt.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Fluoreszierendes Protein bringt Licht ins Bienengehirn

Biologie: Veröffentlichung in PLoS Biology

Ein internationales Team von Bienenforschenden unter Beteiligung der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) hat einen Calcium-Sensor in eine Biene integriert. Mit seiner Hilfe kann die neuronale Informationsverarbeitung bei der Honigbiene, unter anderem die Reaktion auf Gerüche, untersucht werden. Dies gibt auch Aufschlüsse darüber, wie soziales Verhalten im Gehirn verortet ist, wie die Forschenden in der Fachzeitschrift PLoS Biology erläutern.

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Proteintröpfchen als Ursache vieler genetischer Krankheiten

Fehlfunktion von zellulären Kondensaten könnte angeborenen Fehlbildungen, Volkskrankheiten und Krebs zugrunde liegen. Die meisten Proteine sammeln sich in proteinreichen Tröpfchen in der Zelle, den „zellulären Kondensaten“. Solche Proteine besitzen Abschnitte, die als Adressetikett dienen: Sie zeigen das Kondensat an, für das das Protein bestimmt ist. Wenn die Etiketten fehlerhaft sind, können die Proteine im falschen Kondensat landen. Dies könnte laut einem Team von Forschenden aus der klinischen Medizin und der biologischen Grundlagenforschung die Ursache zahlreicher unaufgeklärter Erkrankungen sein. Ihre Ergebnisse sind im Fachjournal Nature erschienen.

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Gut gewappnet – Wie der Verlust eines Proteins dazu beitragen könnte, Folgen eines Schlaganfalles besser zu verkraften

Für die Signalübertragung im Gehirn spielen Astrozyten, kleine sternförmige Zellen, eine wichtige Rolle. Da das Protein Ezrin vermehrt in den Astrozytenfortsätzen auftritt, wird eine Funktion in der Hirnfunktion vermutet. Forschende des Leibniz-Instituts für Alternsforschung – (FLI) in Jena haben In-vivo-Studien zur Funktion und Rolle von Ezrin in der Hirnentwicklung und im erwachsenen Gehirn durchgeführt. Während der Verlust von Ezrin die Entwicklung kaum beeinflusst, ist die Signalverarbeitung und Form der Astrozyten verändert. Diese Effekte mildern die Toxizität von Neurotransmittern, insbesondere des Glutamats, scheinbar effektiver ab und schützen so Mäuse vor Stress (z.B. Schlaganfall).

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Neue Erkenntnis zur Bildung der ATP-Synthase-Forschende am Universitätsklinikum Bonn entdecken neue Funktion des Hsp70

Bonn, 10. Januar 2023 – Eine Forschungsgruppe rund um Prof. Thomas Becker, Direktor des Instituts für Biochemie und Molekularbiologie am Universitätsklinikum Bonn (UKB), haben neue Erkenntnisse zur Bildung der ATP-Synthase, der Turbine der Kraftwerke der Zellen, den Mitochondrien, erlangt. Eine sogenannte „molekulare Anstandsdame”, das Protein Hsp70, übernimmt eine größere Rolle als bereits bekannt in der Reifung von Proteinen. Wie die Forschenden herausgefunden haben, fungiert das Hsp70 nicht nur als “Faltungshelfer” von Proteinen in Mitochondrien, sondern fördert den Zusammenbau der ATP-Synthase. Die neuen Ergebnisse liefern Grundlagen für das Verständnis für die Bildung der ATP-Synthase.

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Alphastrahler für die Krebstherapie – Vielversprechende Ergebnisse aus zwei präklinischen Studien

Forscher des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) und der Palacký-Universität in Olmütz wollen die Behandlung von Prostatakrebs auf Basis von Actinium-225 verbessern. In aktuellen Experimenten statteten sie radioaktiv markierte Substanzen mit Bindungsstellen für ein im Blutplasma vorkommendes Protein aus. So konnten sie im Mausmodell die Zirkulationszeit im Blut verlängern – mit der Folge, dass die Dosis der Alphastrahlung am Tumor steigt. Als nächstes planen die Forscher eine Therapiestudie, um Strategien zur Optimierung für die aktuell in der Klinik angewandte Nukleartherapie zu entwickeln. Die Forschungsarbeiten werden durch die Wilhelm Sander-Stiftung unterstützt.

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1.000 Pflanzen sequenziert – Protein reguliert Crossoverprozesse in Pflanzen

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Fachbereichs Biologie der Universität Hamburg hat durch die Sequenzierung von 1.000 Pflanzen herausgefunden, dass wichtige Prozesse in der Meiose – „crossover interference“ und „crossover assurance“ – durch das Protein ASYNAPTIC 1 (ASY1) reguliert werden. Die Ergebnisse könnten unter anderem für die Züchtung von Nutzpflanzen relevant sein und wurden in der Fachzeitschrift „PNAS nexus“ veröffentlicht.

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Protein in Schwarzarbeit macht Krankenhauskeim erst gefährlich

HZI-Forschungsteam findet möglichen Ansatzpunkt für neue Therapien bei Infektionen mit Pseudomonas aeruginosa

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Wie Pflanzen sich bei Eisenaufnahme vor oxidativem Stress schützen – und warum dies auch für den Menschen wichtig ist

Biologie, Chemie und Medizin: Interdisziplinäre Veröffentlichung in Plant Physiology

Eisen ist ein für das Überleben von Pflanzen wie Menschen entscheidender Mikronährstoff, doch zu viel Eisen kann auch toxisch sein. Ein interdisziplinäres Forschungsteam der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) hat festgestellt, dass das Protein PATELLIN2 nicht nur den Eisenhaushalt in Pflanzen mitreguliert. PATELLIN2 gehört zu einer Gruppe von Proteinen, die auch am Vitamin-E-Transport im Menschen beteiligt sind. Die Ergebnisse, die ebenfalls für die Eisenversorgung des Menschen über pflanzliche Nahrung wichtig sind, stellen die Forschenden in der Fachzeitschrift Plant Physiology vor.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Zelltodprogramm aufgedeckt: Wie Erbgutschäden durch den Naturstoff Methyleugenol in Leberzellen zum Zelltod führen

Der Naturstoff Methyleugenol kommt in verschiedenen Gewürzpflanzen vor und gelangt über die Nahrung in unseren Körper. In der Leber wird er durch den Fremdstoffwechsel aktiviert und kann so bekanntermaßen dort Erbgutschäden verursachen. Einem Forscherteam der Technischen Universität Kaiserslautern um Professor Jörg Fahrer ist es nun gelungen, den durch die Erbgutschäden ausgelösten Zelltodmechanismus aufzuklären. Eine zentrale Rolle spielt dabei das Protein p53, das maßgeblich das Zelltodprogramm aktiviert und so das Überleben von stark geschädigten Leberzellen verhindert. Die Forschungsergebnisse sind kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Cell Death & Disease veröffentlicht worden.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Protein mit Qualitätsbewusstsein

Forschende haben entdeckt, dass der Signalpeptidasekomplex, ein Enzym in unseren Zellen, die Qualitätskontrolle von Membranproteinen durchführt. Die Entdeckung dieser neuen Funktion eines Schlüsselenzyms in der Zellbiologie wurde in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht und könnte neue therapeutische Ansätze bei Alzheimer und anderen Krankheiten ermöglichen, bei denen Proteine fehlerhaft gefaltet werden.

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Protein Spheres Protect the Genome of Cancer Cells

Hollow spheres made of MYC proteins open new doors in cancer research. Würzburg scientists have discovered them and report about this breakthrough in the journal „Nature“.

Quelle: IDW Informationsdienst Wissenschaft

Forschung an der Uni Gießen: Der Trick des Malaria-Erregers

Mikroskopaufnahme: Malaria wird durch Plasmodien verursacht – einzellige Parasiten, die sich in den roten Blutkörperchen einnisten.

Gießener Forscher haben ein Protein identifiziert, das es dem Erreger der Malaria erlaubt, Zellen für seine Zwecke umzufunktionieren. Die Entdeckung könnte neue Optionen zur Behandlung der Tropenkrankheit eröffnen.

Quelle: FAZ.NET

A global assessment of cancer genomic alterations in epigenetic mechanisms

Muhammad A Shah, Emily L Denton, Cheryl H Arrowsmith, Mathieu Lupien and Matthieu Schapira

Abstract

Background

The notion that epigenetic mechanisms may be central to cancer initiation and progression is supported by recent next-generation sequencing efforts revealing that genes involved in chromatin-mediated signaling are recurrently mutated in cancer patients.

Results

Here, we analyze mutational and transcriptional profiles from TCGA and the ICGC across a collection 441 chromatin factors and histones. Chromatin factors essential for rapid replication are frequently overexpressed, and those that maintain genome stability frequently mutated. We identify novel mutation hotspots such as K36M in histone H3.1, and uncover a general trend in which transcriptional profiles and somatic mutations in tumor samples favor increased transcriptionally repressive histone methylation, and defective chromatin remodeling.

Conclusions

This unbiased approach confirms previously published data, uncovers novel cancer-associated aberrations targeting epigenetic mechanisms, and justifies continued monitoring of chromatin-related alterations as a class, as more cancer types and distinct cancer stages are represented in cancer genomics data repositories.

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Wholeness and implicate order: “Deep” quantum chemistry and cell consciousness: quantum chemistry controls genes and biochemistry to give cells and higher organism’s consciousness and complex behavior

Bohm used the term ‘holomovement’ which is an unbroken and undivided totality and carries an implicate order which is he totality of an order including both the manifested and non-manifested aspects of the order. Non-local quantum phenomena reside in a subtler level than quantum level that is the quantum potential which sustains intimately within the underlying implicates order and the quantum processes are driven by information from quantum potential. A global quantum field of a cell, which can be described as a super orbital, provides many levels of interactions among all particles of a cell. From quantum metabolism pint of view all electrons that are contained in one system are inseparable from eachother. In a cell the cytoplasm is a gel made of up to 30% proteins, and the structure of this gel is very much like a liquid crystal which provides collective properties of the electrons.

All these electrons within this super orbital of molecules and co-enzymes of the cell, including all the many small molecules embedded in these large biomolecules, and cofactors transporting electrons are making up one huge structure that is a global cell orbital.

Bohm D (1980) Wholeness and implicate order. Routledge Classics Eds., London and New York 191-247.

Ventegodt S, Hermansen TD, Flensborg-Madsen T, Nielsen ML and Merrick J (2006) A theory of “Deep” quantum chemistry and cell consciousness: quantum chemistry controls genes and biochemistry to give cells and higher organism’s consciousness and complex behavior. The Scientific World Journal 6, 1441-1453.

Three-dimensional super-resolution microscopy of the inactive X chromosome territory reveals a collapse of its active nuclear compartment harboring distinct Xist RNA foci

3D-SIM-based DAPI intensity classification in the Barr body versus the entire nucleus of C2C12 cells. (A) Mid z-section of a DAPI-stained nucleus. The area below the dashed line illustrates the resolution level obtained by wide-field deconvolution microscopy, for comparison. Inset magnifications show the non-uniformly compacted structure of the Barr body resolvable with 3D-SIM (1) and an arbitrary autosomal region with CDCs (2). Scale bars: 5 μm, insets 1 μm. (B) X chromosome-specific painting (green) of Xi (left) and Xa territories (right) of the same nucleus in different z-sections. Note the high convergence between the painted Xi and the DAPI visualized Barr body (arrowheads). Scale bars: 2 μm, insets 1 μm. (C) 3D DAPI intensity classification exemplified for the nucleus shown in (A). Seven DAPI intensity classes displayed in false-color code ranging from class 1 (blue) representing pixels close to background intensity, largely representing the IC, up to class 7 (white) representing pixels with highest density, mainly associated with chromocenters. Framed areas of the Barr body (inset 1) and a representative autosomal region (inset 2) are shown on the right at resolution levels of 3D-SIM, deconvolution and conventional wide-field microscopy. The Xi territory pervaded by lower DAPI intensities becomes evident only at 3D-SIM resolution, whereas both wide-field and deconvolution microscopy imply a concentric increase of density in the Barr body. In the autosomal region, chromatin assigned to classes 2 to 3 lines compacted CDCs, represented by classes 4 to 6. (D) Left: average DAPI intensity classification profiles with standard deviations evaluated for entire nuclear volumes or the Barr body region only (dark grey bars). Right: over/underrepresentation of the average DAPI intensity class fraction sizes in the Barr body versus entire nuclear volumes (n = 12). Distribution differences on classes between Xi and entire nucleus P <0.001. 3D-SIM, three-dimensional structured illumination microscopy; CDC, chromatin domain cluster; DAPI, 4',6-diamidino-2-phenylindole; FISH, fluorescence in situ hybridization; IC, interchromatin compartment; Xa, active X chromosome; Xi, inactive X chromosome. Smeets et al. Epigenetics & Chromatin 2014 7:8   doi:10.1186/1756-8935-7-8
3D-SIM-based DAPI intensity classification in the Barr body versus the entire nucleus of C2C12 cells. (A) Mid z-section of a DAPI-stained nucleus. The area below the dashed line illustrates the resolution level obtained by wide-field deconvolution microscopy, for comparison. Inset magnifications show the non-uniformly compacted structure of the Barr body resolvable with 3D-SIM (1) and an arbitrary autosomal region with CDCs (2). Scale bars: 5 μm, insets 1 μm. (B) X chromosome-specific painting (green) of Xi (left) and Xa territories (right) of the same nucleus in different z-sections. Note the high convergence between the painted Xi and the DAPI visualized Barr body (arrowheads). Scale bars: 2 μm, insets 1 μm. (C) 3D DAPI intensity classification exemplified for the nucleus shown in (A). Seven DAPI intensity classes displayed in false-color code ranging from class 1 (blue) representing pixels close to background intensity, largely representing the IC, up to class 7 (white) representing pixels with highest density, mainly associated with chromocenters. Framed areas of the Barr body (inset 1) and a representative autosomal region (inset 2) are shown on the right at resolution levels of 3D-SIM, deconvolution and conventional wide-field microscopy. The Xi territory pervaded by lower DAPI intensities becomes evident only at 3D-SIM resolution, whereas both wide-field and deconvolution microscopy imply a concentric increase of density in the Barr body. In the autosomal region, chromatin assigned to classes 2 to 3 lines compacted CDCs, represented by classes 4 to 6. (D) Left: average DAPI intensity classification profiles with standard deviations evaluated for entire nuclear volumes or the Barr body region only (dark grey bars). Right: over/underrepresentation of the average DAPI intensity class fraction sizes in the Barr body versus entire nuclear volumes (n = 12). Distribution differences on classes between Xi and entire nucleus P Smeets et al. Epigenetics & Chromatin 2014 7:8 doi:10.1186/1756-8935-7-8

Daniel Smeets, Yolanda Markaki, Volker J Schmid, Felix Kraus, Anna Tattermusch, Andrea Cerase, Michael Sterr, Susanne Fiedler, Justin Demmerle, Jens Popken, Heinrich Leonhardt, Neil Brockdorff, Thomas Cremer1, Lothar Schermelleh and Marion Cremer

Abstract

Background

A Xist RNA decorated Barr body is the structural hallmark of the compacted inactive X territory in female mammals. Using super-resolution three-dimensional structured illumination microscopy (3D-SIM) and quantitative image analysis, we compared its ultrastructure with active chromosome territories (CTs) in human and mouse somatic cells, and explored the spatio-temporal process of Barr body formation at onset of inactivation in early differentiating mouse embryonic stem cells (ESCs).

Results

We demonstrate that all CTs are composed of structurally linked chromatin domain clusters (CDCs). In active CTs the periphery of CDCs harbors low-density chromatin enriched with transcriptionally competent markers, called the perichromatin region (PR). The PR borders on a contiguous channel system, the interchromatin compartment (IC), which starts at nuclear pores and pervades CTs. We propose that the PR and macromolecular complexes in IC channels together form the transcriptionally permissive active nuclear compartment (ANC). The Barr body differs from active CTs by a partially collapsed ANC with CDCs coming significantly closer together, although a rudimentary IC channel system connected to nuclear pores is maintained. Distinct Xist RNA foci, closely adjacent to the nuclear matrix scaffold attachment factor-A (SAF-A) localize throughout Xi along the rudimentary ANC. In early differentiating ESCs initial Xist RNA spreading precedes Barr body formation, which occurs concurrent with the subsequent exclusion of RNA polymerase II (RNAP II). Induction of a transgenic autosomal Xist RNA in a male ESC triggers the formation of an ‘autosomal Barr body’ with less compacted chromatin and incomplete RNAP II exclusion.

Conclusions

3D-SIM provides experimental evidence for profound differences between the functional architecture of transcriptionally active CTs and the Barr body. Basic structural features of CT organization such as CDCs and IC channels are however still recognized, arguing against a uniform compaction of the Barr body at the nucleosome level. The localization of distinct Xist RNA foci at boundaries of the rudimentary ANC may be considered as snap-shots of a dynamic interaction with silenced genes. Enrichment of SAF-A within Xi territories and its close spatial association with Xist RNA suggests their cooperative function for structural organization of Xi.

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The carcinogenic effect of various multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) after intraperitoneal injection in rats

Non-neoplastic histopathological findings in the abdominal cavity. A: High-power view of anti-podoplanin immunohistochemistry showing single MWCNT A (high dose) nanotubes in the tissue (arrows). B: High-power view of anti-podoplanin immunohistochemistry showing single asbestos fibers in the tissue (arrows). C: H & E, high-power view of granuloma induced by MWCNT A (low dose) nanotubes including single nanotube (arrow, 25×). D: H & E, high-power view of granuloma induced by asbestos including single fiber (arrow, 40×). Rittinghausen et al. Particle and Fibre Toxicology 2014 11:59   doi:10.1186/s12989-014-0059-z
Non-neoplastic histopathological findings in the abdominal cavity. A: High-power view of anti-podoplanin immunohistochemistry showing single MWCNT A (high dose) nanotubes in the tissue (arrows). B: High-power view of anti-podoplanin immunohistochemistry showing single asbestos fibers in the tissue (arrows). C: H & E, high-power view of granuloma induced by MWCNT A (low dose) nanotubes including single nanotube (arrow, 25×). D: H & E, high-power view of granuloma induced by asbestos including single fiber (arrow, 40×).
Rittinghausen et al. Particle and Fibre Toxicology 2014 11:59 doi:10.1186/s12989-014-0059-z

Susanne Rittinghausen, Anja Hackbarth, Otto Creutzenberg, Heinrich Ernst, Uwe Heinrich, Albrecht Leonhardt and Dirk Schaudien

Abstract

Background

Biological effects of tailor-made multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) without functionalization were investigated in vivo in a two-year carcinogenicity study. In the past, intraperitoneal carcinogenicity studies in rats using biopersistent granular dusts had always been negative, whereas a number of such studies with different asbestos fibers had shown tumor induction. The aim of this study was to identify possible carcinogenic effects of MWCNTs. We compared induced tumors with asbestos-induced mesotheliomas and evaluated their relevance for humans by immunohistochemical methods.

Methods

A total of 500 male Wistar rats (50 per group) were treated once by intraperitoneal injection with 109 or 5 × 109 WHO carbon nanotubes of one of four different MWCNTs suspended in artificial lung medium, which was also used as negative control. Amosite asbestos (108 WHO fibers) served as positive control. Morbid rats were sacrificed and necropsy comprising all organs was performed. Histopathological classification of tumors and, additionally, immunohistochemistry were conducted for podoplanin, pan-cytokeratin, and vimentin to compare induced tumors with malignant mesotheliomas occurring in humans.

Results

Treatments induced tumors in all dose groups, but incidences and times to tumor differed between groups. Most tumors were histologically and immunohistochemically classified as malignant mesotheliomas, revealing a predominantly superficial spread on the serosal surface of the abdominal cavity. Furthermore, most tumors showed invasion of peritoneal organs, especially the diaphragm. All tested MWCNT types caused mesotheliomas. We observed highest frequencies and earliest appearances after treatment with the rather straight MWCNT types A and B. In the MWCNT C groups, first appearances of morbid mesothelioma-bearing rats were only slightly later. Later during the two-year study, we found mesotheliomas also in rats treated with MWCNT D – the most curved type of nanotubes. Malignant mesotheliomas induced by intraperitoneal injection of different MWCNTs and of asbestos were histopathologically and immunohistochemically similar, also compared with mesotheliomas in man, suggesting similar pathogenesis.

Conclusion

We showed a carcinogenic effect for all tested MWCNTs. Besides aspect ratio, curvature seems to be an important parameter influencing the carcinogenicity of MWCNTs.

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