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Drei auf einen Streich: die Life Science Wochenschau (9)

(22.4.16) Zum Wochenende gibt's wieder aktuelle Fundstücke aus dem Forschungsticker.

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Emmanuelle Charpentier
© Hallbauer & Fioretti / MPG

Das einfachste CRISPR-System

Kaum haben wir die umständliche Abkürzung CRISPR/Cas verinnerlicht, kommt schon eine neue Variante des Genom-Editing-Mechanismus' um die Ecke, die man sich vielleicht auch merken sollte: CRISPR/Cpf1. Forscher des Berliner Max-Planck-Instituts für Infektionsbiologie um Emmanuelle Charpentier haben nämlich zusammen mit Kollegen der Universität Umeå (Schweden) und des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung in Braunschweig entdeckt, dass das CRISPR-assoziierte Cpf1 eine nützliche Eigenschaft besitzt:

"Es schneidet sowohl RNA als auch DNA. Im Unterschied zu CRISPR-Cas9 kann Cpf1 das Vorläufermolekül der CRISPR-RNA, die sogenannte pre-crRNA, alleine in ein funktionstüchtiges crRNA-Molekül umwandeln. Die fertige crRNA zeigt Cpf1 dann, wo es die DNA schneiden muss. Das System benötigt also keine weiteren Faktoren und ist damit das einfachste bislang bekannte CRISPR-Immunsystem. Dieses duale Schneidewerkzeug für RNA und DNA könnte künftig möglicherweise auch eingesetzt werden, um im Erbgut mehrere Gene gleichzeitig zu verändern, auch „multiplexing“ genannt.[...]|

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Das System ist damit noch einfacher aufgebaut als CRISPR-Cas9. „CRISPR-Cpf1 funktioniert wie ein „plug and play“-System ohne zusätzliche Komponenten. CRISPR-Cas9 dagegen braucht in seiner natürlichen Umgebung noch einen Assistenten, der das System aktiviert“, erklärt Charpentier."

Komplette Pressemitteilung hier

Foto: Emmanuelle Charpentier, MPI

Schwimmunterricht für Bakterien

Johanna Roßmanith und ihr Doktorvater  Franz Narberhaus vom Lehrstuhl für Biologie der Mikroorganismen der Ruhr-Universität Bochum nutzten Riboswitche, um Nicht-Schwimmer-Bakterien das Schwimmen beizubringen:

"In der Studie, die in der Zeitschrift Nucleic Acids Research veröffentlicht wurde, setzten die Biologen sogenannte Riboswitche, auch RNA-Schalter genannt, und RNA-Thermometer ein. Riboswitche nehmen wahr, ob ein bestimmtes Stoffwechselprodukt in der Zelle im Überschuss vorliegt und regulieren bei Bedarf die Biosynthese oder Aufnahme dieser Substanz.

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„Regulatorische RNA-Module sind für Anwendungen in der synthetischen Biologie attraktiv, weil sie Signale aus der Umwelt direkt wahrnehmen und unmittelbar die darauffolgenden Gene an- oder abschalten“, erklärt Johanna Roßmanith.

Eine offene Frage war, ob solche Bausteine aus der Natur wie Legobausteine beliebig miteinander kombinierbar sind, um neuartige Sensoren zu entwickeln. Für ihre Arbeit setzte die Doktorandin verschiedene Riboswitche ein, die sie seriell an ein RNA-Thermometer koppelte. [..]

Um das Bakterium [..] zum Schwimmen zu bringen, brachten die Forscher ein Gen, das für die bakterielle Fortbewegung verantwortlich ist, unter die Kontrolle der neu kombinierten RNA-Regulatoren. Voraussetzung für den Erfolg war die richtige Signalkombination. Der Riboswitch benötigte zum Beispiel einen bestimmten chemischen Stoff in Kombination mit einer bestimmten Temperatur."

Komplette Pressemitteilung hier

Foto: Johanna Rossmanith / (c) RUB, Marquard

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Mengenlehre für Rhesusaffen

Die Nervenzellen im Präfrontalkortex sind bedeutsam für abstraktes Denken, wie Tübinger Uni-Forscher um  Andreas Nieder vom Institut für Neurobiologie jetzt an Versuchen mit Rhesus-Affen zeigten:

"In der Menschheitsgeschichte hat es lange gedauert, bis die Null als Zahl erkannt und geschätzt wurde. Auch Kinder verstehen erst lange nachdem sie zählen gelernt haben, dass auch die Null als Zahl zu sehen ist. Offensichtlich fällt es uns schwer, leere Mengen als abstrakten Zahlenwert zu begreifen. Hirnforscher der Universität Tübingen unter der Leitung von Professor Andreas Nieder vom Institut für Neurobiologie geben erstmals Antworten auf die Frage, wie und wo Nervenzellen im Gehirn leere Mengen als Teil des Zahlenstrahls abbilden können. Die Wissenschaftler trainierten zu diesem Zweck Rhesusaffen, die Anzahl von null bis vier Punkten auf einem Bildschirm zu ermitteln. [..]

Während die Rhesusaffen diese Aufgaben durchführten, wurde die Aktivität ihrer Nervenzellen in zwei Bereichen des Gehirns gemessen, dem Scheitellappen und dem nachgeschalteten Stirnlappen. [..]

Im Scheitellappen registrierten die Nervenzellen die Abwesenheit von zählbaren Punkten noch als fehlenden visuellen Reiz ohne quantitative Bedeutung und damit grundsätzlich verschieden von Anzahlen. Auf der nachfolgenden höchsten Verarbeitungsebene hingegen, dem Stirnlappen, behandelten die Nervenzellen die Abwesenheit von Elementen als leere Menge unter anderen zählbaren Mengen, mit der größten Ähnlichkeit zur Anzahl eins. „Erst im Stirnlappen wird somit die leere Menge als Wert auf dem Zahlenstrahl abstrahiert, ganz analog zum Verhalten der Tiere“, erklärt der Wissenschaftler."

Komplette Pressemitteilung hier

Illustration: Andreas Nieder

 

 



Letzte Änderungen: 13.06.2016

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