Forscher der TU Dresden um Stefan Diez haben zusammen mit Kollegen aus Kanada, England, Schweden, den USA und den Niederlanden einen Biocomputer gebastelt. Mit Hilfe von Protein-Filamenten und Molekularmotoren kann der Rechner parallele Operationen ausführen:
"Die Methode wurde von den Forschern am Beispiel eines klassischen kombinatorischen Problems getestet. Das zu lösende Problem wurde mittels eines Netzwerks von Nanokanälen auf einem Trägersubstrat ‚codiert‘. Dazu musste zunächst ein mathematisch berechnetes, geometrisches Netzwerk entworfen werden, welches die Problemstellung geeignet repräsentiert. Im nächsten Schritt wurde dieses Kanal-Netzwerk mit Hilfe von Lithographie – einer herkömmlichen Methode zur Herstellung von Siliziumchips – physisch nachgebaut. Dieses Netzwerk wird nun von vielen Protein-Filamenten (hier Aktinfilamente oder Mikrotubuli) zeitgleich durchlaufen, welche von Motorproteinen (hier Myosin oder Kinesin) am Boden der Kanäle angetrieben werden"
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Illustration: Till Korten, B CUBE; Mercy Lard, Lund University; Falco van Delft, Philips Research
Cryptochrom und MagnetsinnDie Frankfurter Max-Planck-Forscher Christine Nießner und Leo Peichl haben das lichtempfindliche Cryptochrom 1 in den Augen einer Reihe von Säugetieren nachgewiesen, in einer Teamarbeit mit Kollegen aus Göttingen, Duisburg-Essen und München. Aber zum Sehen dient das Cryptochrom den Tieren offenbar nicht. Ist es Bestandteil eines Magnetsinns der Säuger?
"Mit Hilfe von Antikörpern gegen die Licht-aktivierte Form haben sie Cryptochrom 1 nur in einigen Arten aus der Gruppe der Raubtiere und der Affen gefunden. Dort befindet es wie bei den Vögeln in den blau-empfindlichen Zapfen. Bei den Raubtieren besitzen hundeartige Säuger wie Hund, Wolf, Bär, Fuchs und Dachs das Molekül, katzenartige Raubtiere wie Katzen, Löwen und Tiger dagegen nicht. ...
Das aktive Cryptochrom 1 sitzt in den lichtempfindlichen Außensegmenten der Zapfenzellen. Es ist deshalb unwahrscheinlich, dass es von dort die Tagesrhythmik der Tiere steuert, da diese im entfernt liegenden Zellkern geregelt wird. Auch als zusätzliches Sehpigment zur Farbwahrnehmung dient das Cryptochrom 1 wahrscheinlich nicht. Die Forscher vermuten daher, dass einige Säugetiere das Cryptochrom 1 zur Wahrnehmung des Erdmagnetfeldes benutzen."
Aber die Forscher ergänzen:
"Bei der Erforschung des Magnetsinnes sind also noch viele grundsätzliche Fragen offen. Künftige Untersuchungen müssen zeigen, ob das Cryptochrom 1 in den Blauzapfen auch bei den Säugetieren zu einem Magnetsinn gehört oder ob es andere Aufgaben in der Netzhaut übernimmt."
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Foto: L. Peichl
Zur schwierigen Suche nach dem Magnetfeldrezeptor der Tiere erscheint demnächst ein ausführlicher Hintergrundartikel im nächsten Laborjournal-Heft. Nicht verpassen!
Eukaryotische Organellen mit eigenem Genom - Mitochondrien und Chloroplasten - gehen auf Prokaryoten zurück, die vor langer Zeit in eine Wirtszelle eingedrungen sind. Soweit die heute allseits anerkannte Endosymbionten-Theorie. Aber wie ging diese Invasion genau vor sich, und warum hat sich die Wirtszelle nicht dagegen gewehrt? Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung des Düsseldorfers Andreas Weber stellt ein Szenario vor:
"Der mitochondriale Vorgänger könnte in seinen zukünftigen Wirt einfach über einen Prozess ähnlich dem der Phagozytose unserer heutigen Eukaryoten (d.h. eine Zelle nimmt eine andere Zelle auf) eingedrungen sein. Wie aber konnte der Vorgänger im Inneren des Wirts überleben?
Weitere Hinweise hierzu kommen von Erkenntnissen aus alpha-Proteobakterien mit großen Genomen die außerhalb von Zellen leben, sich aber auch wie „Energieparastiten“ in Zellen verhalten können - ähnlich wie Rickettsia, der Verursacher von Typhus. Intrazelluläre bakterielle Pathogene wie die Vorfahren von Rickettsia und Clamydia, die auch heute noch den Menschen parasitieren, waren Neulinge in der Evolution der Lebewesen auf unserer Erde, da sie auf die Anwesenheit einer Phagozytose-Maschinerie angewiesen waren um in ihre Zielzelle einzudringen.
Weiterhin mussten sie sich gegen das angeborene Immunsystem der Wirtszellen verteidigen. Die intrazellulären bakteriellen Pathogene entwickelten molekulare Werkzeuge, so genannte Effektoren, um den Angriff durch die Abwehrmechanismen des Wirtes nach der Invasion zu verhindern.
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