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Bild von Colin Behrens auf Pixabay

Seltene Quadrupel-Helix-DNA in lebenden menschlichen Zellen mit leuchtenden Sonden gefunden

29. Januar 2021 | Allgemein | Gesundheit | Ernährung | Medizin | Wissenschaft | Forschung | connectiv.events

 

Neue Sonden ermöglichen es Wissenschaftlern, viersträngige DNS im Zusammenspiel mit Molekülen in lebenden menschlichen Zellen zu sehen und so ihre Rolle in zellulären Prozessen zu enträtseln.

DNS bildet normalerweise die klassische Doppelhelixform von zwei umeinander gewickelten Strängen. Während DNS in Reagenzgläsern einige exotischere Formen bilden kann, sind nur wenige davon in echten lebenden Zellen zu sehen.

Kürzlich wurde jedoch beobachtet, dass sich viersträngige DNS, bekannt als G-Quadruplex, auf natürliche Weise in menschlichen Zellen bildet. In einer neuen Forschungsarbeit, die in Nature Communications veröffentlicht wurde, hat ein Team unter der Leitung von Wissenschaftlern des Imperial College London neue Sonden entwickelt, mit denen man sehen kann, wie G-Quadruplexe mit anderen Molekülen in lebenden Zellen interagieren.

G-Quadruplexe kommen in Krebszellen in höherer Konzentration vor, so dass man annimmt, dass sie eine Rolle bei der Krankheit spielen. Die Sonden geben Aufschluss darüber, wie G-Quadruplexe von bestimmten Proteinen „abgewickelt“ werden, und können auch dabei helfen, Moleküle zu identifizieren, die an G-Quadruplexe binden, was zu potenziellen neuen Zielmolekülen für Medikamente führt, die deren Aktivität unterbrechen können.

 

https://connectiv.events/referent/arthur-traenkle/

 

Die Nadel im Heuhaufen

Einer der Hauptautoren, Ben Lewis, vom Department of Chemistry am Imperial College, sagte: „Eine andere Form der DNS hat einen enormen Einfluss auf alle Prozesse, an denen sie beteiligt ist – wie das Ablesen, Kopieren oder Ausdrücken genetischer Informationen.

„Es gibt immer mehr Beweise dafür, dass G-Quadruplexe eine wichtige Rolle bei einer Vielzahl von lebenswichtigen Prozessen und bei einer Reihe von Krankheiten spielen, aber das fehlende Glied war die Abbildung dieser Struktur direkt in lebenden Zellen.“

G-Quadruplexe sind in Zellen selten, was bedeutet, dass Standardtechniken zum Nachweis solcher Moleküle Schwierigkeiten haben, sie spezifisch zu erkennen. Ben Lewis beschreibt das Problem als „wie die Suche nach einer Nadel im Heuhaufen, aber die Nadel ist auch aus Heu.“

Um das Problem zu lösen, schlossen sich Forscher der Gruppen Vilar und Kuimova vom Department of Chemistry am Imperial mit der Gruppe Vannier vom London Institute of Medical Sciences des Medical Research Council zusammen.

Sie verwendeten eine chemische Sonde namens DAOTA-M2, die in Anwesenheit von G-Quadruplexen fluoresziert (aufleuchtet), aber anstatt die Helligkeit der Fluoreszenz zu überwachen, beobachteten sie, wie lange diese Fluoreszenz anhält. Dieses Signal hängt nicht von der Konzentration der Sonde oder der G-Quadruplexe ab, was bedeutet, dass es zur eindeutigen Visualisierung dieser seltenen Moleküle verwendet werden kann.

Dr. Marina Kuimova von der Abteilung für Chemie am Imperial Institute sagte: „Mit diesem anspruchsvolleren Ansatz können wir die Schwierigkeiten beseitigen, die die Entwicklung von zuverlässigen Sonden für diese DNS-Struktur verhindert haben.“

 

https://aquarius-prolife.com/de/

 

Direkt in lebende Zellen schauen

Das Team verwendete seine Sonden, um die Wechselwirkung von G-Quadruplexen mit zwei Helikase-Proteinen zu untersuchen – Molekülen, die DNS-Strukturen „abwickeln“. Sie zeigten, dass, wenn diese Helikase-Proteine entfernt wurden, mehr G-Quadruplexe vorhanden waren, was zeigt, dass die Helikasen eine Rolle beim Abwickeln und damit beim Abbau von G-Quadruplexen spielen.

Dr. Jean-Baptiste Vannier vom MRC London Institute of Medical Sciences und dem Institute of Clinical Sciences am Imperial, sagte: „In der Vergangenheit mussten wir uns darauf verlassen, indirekte Anzeichen für die Wirkung dieser Helikasen zu betrachten, aber jetzt schauen wir sie uns direkt in lebenden Zellen an.“

Sie untersuchten auch die Fähigkeit anderer Moleküle, mit G-Quadruplexen in lebenden Zellen zu interagieren. Wenn ein in eine Zelle eingebrachtes Molekül an diese DNS-Struktur bindet, verdrängt es die DAOTA-M2-Sonde und verringert ihre Lebensdauer, d.h. wie lange die Fluoreszenz anhält.

Auf diese Weise können Wechselwirkungen im Inneren des Zellkerns lebender Zellen untersucht werden, und es können mehr Moleküle besser verstanden werden, z. B. solche, die nicht fluoreszieren und unter dem Mikroskop nicht zu sehen sind.

Professor Ramon Vilar, vom Department of Chemistry am Imperial, erklärte: „Viele Forscher haben sich für das Potenzial von G-Quadruplex-bindenden Molekülen als potenzielle Medikamente für Krankheiten wie Krebserkrankungen interessiert. Unsere Methode wird dazu beitragen, unser Verständnis für diese potenziellen neuen Medikamente voranzutreiben.“

Peter Summers, ein weiterer Hauptautor aus der Abteilung für Chemie am Imperial, sagte: „Dieses Projekt war eine fantastische Gelegenheit, an der Schnittstelle von Chemie, Biologie und Physik zu arbeiten. Es wäre ohne die Expertise und die enge Zusammenarbeit aller drei Forschungsgruppen nicht möglich gewesen.“

Die drei Gruppen wollen weiterhin zusammenarbeiten, um die Eigenschaften ihrer Sonde zu verbessern und neue biologische Probleme zu erforschen und die Rolle, die G-Quadruplexe in unseren lebenden Zellen spielen, weiter zu beleuchten. Die Forschung wurde vom Imperial’s Excellence Fund for Frontier Research finanziert.

 

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Natural Sound Systeme

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Worin besteht eigentlich der Unterschied zwischen den Natural Sound Systeme der Firma idealsound und herkömmlichen Lautsprechern? Was macht die Natural Sound Systeme so besonders?

Als erstes fällt einem das ungewöhnliche Design auf. Man sieht auf den ersten Blick, dass hier etwas „anders“ ist. Doch worin liegt nun der grundlegende technische Unterschied zu anderen Lautsprechersysteme?

Donner und Vogelgesang

Hier ist es nun wichtig, sich die Funktionsweise einer Lautsprecherbox etwas näher anzuschauen.

Bei herkömmlichen Lautsprechern wird der Schall, in einen konstruktionsbestimmten Abstrahlwinkel, nach vorne in eine Richtung abgegeben. Bei einem Stereosignal (zwei Lautsprecherboxen) sitzt der Zuhörer idealerweise dann im sogenannten Stereodreieck, was bedeutet, dass er mehr oder weniger stark oder laut „etwas“ auf die Ohren bekommt.

Ein Blick in der Natur erklärt den Unterschied

Wirft man einen Stein in ruhiges Gewässer, so wird eine gleichmäßige Wellenausbreitung sichtbar. In der Natur breitet sich zum Beispiel der Gesang eines Vogels „kugelförmig“ aus, wodurch er sehr gut und weit hörbar ist.

Die Natural Sound Systeme von idealsound erreichen nun unter zu Hilfenahme eines Campanoiden, welcher oberhalb des Breitbandlautsprechers – beziehungsweise bei den Zwei und Dreiwegesystemen zwischen dem Mittel- und Hochtöner – platziert ist. Dadurch kommt es zu einer gleichmäßigen, 360 Grad Schallabstrahlung in kugelförmiger Charakteristik.  sind Sie in der Lage, mit nur zwei Lautsprecherboxen ein dreidimensionales Klangbild zu erzeugen.

Aufgrund dieser Konstruktion wird das „natürliche Hören“, also das „Hineinhören“ in eine Klangwelt, gefördert, wodurch sich diese Systeme auch sehr gut für die therapeutische Arbeit eignen. Die Zuhörer nehmen die Musik plötzlich vollkommen anders war, da das Gehör sich zunehmend „öffnet“ und förmlich nach „Informationen“ sucht. Positioniert man sich genau zwischen zwei Natural Sound Lautsprechern, entsteht der Klangeindruck eines Surroundklangsystems. Man fühlt sich mitten drin im Klanggeschehen.

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