Wochenrückblick KW 26

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Bionik-Forscher der Helmholtz-Gemeinschaft wollen die Kieselalge Arachnoidiscus spec. mit ihrer geometrischen Porenstruktur als Vorbild für technische Anwendungen im Leichtbau nutzen. Quelle: Jan Michels/AWI

01.07.2008  - 

biotechnologie.de hat für Sie sechs aktuelle Nachrichten zur Biotech-Branche der vergangenen Tage zusammengefasst:

Helmholtz-Gemeinschaft gründet virtuelles Bionik-Institut +++ Aufgeklärt: Wie Bakterien Peptide in Fließbandmanier herstellen +++ EU-Konsortium „LipidomicNet“ unter deutscher Führung erhält 11,6 Millionen Euro +++ Braunschweiger Forscher entdecken Säure-liebendes Enzym in Bakterien +++ Gewürzinhaltstoff entpuppt sich als Kandidat für Therapien +++ Industrielle Biotechnologie: Natürliche Süßkraftverstärker identifiziert

Virtuelles Bionik-Institut der Helmholtz-Gemeinschaft: Im Juni ist am Alfred-Wegener-Institut (AWI) für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft das virtuelle Helmholtz-Institut PlanktonTech gegründet worden, an dem neben der Harvard University, der Rutgers University unter anderem die Universitäten Kiel und Freiburg, die TU Berlin, das Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf sowie das Leichtbauinstitut Jena beteiligt ist. Das zunächst bis 2011 finanzierte Institut beschäftigt sich mit den Grundlagen und Prinzipien der Optimierung von Leichtbaustrukturen bei marinen Kleinstlebewesen, dem Plankton. Mit Hilfe neuester Methoden in der Mikroskopie und moderner Computertechnik sollen nicht nur die Entstehung und die Funktion dieser Strukturen erforscht werden, sondern auch deren Nutzen für Ressourcen sparende Leichtbauprodukte. Im Fokus der Forschungen von PlanktonTech stehen die auffälligen Schalen von Kieselalgen und Radiolarien, die sich durch eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig geringem Materialeinsatz auszeichnen. Mittels moderner mikroskopischer Verfahren sollen die Schalen analysiert, in 3D-Daten übertragen und mit verschiedenen Berechnungs- und Optimierungsverfahren bearbeitet werden. So können die biomechanischen Eigenschaften der Meeresorganismen und die Prinzipien der Evolution erforscht werden.

Mehr Informationen beim AWI: hier klicken

Wie die Peptid-Herstellung in Bakterien funktioniert: Anders als die aus langen Ketten bestehenden Proteine, sind Peptide kurze Ketten aus Aminosäuren. Mikroorganismen können solche kleinen Eiweißmoleküle in großer struktureller Vielfalt produzieren. Weil sie eine Reihe von biologischen Funktionen erfüllen, sind sie auch als Wirkstoffe in der Medizin gefragt. Bislang war jedoch unklar, wie Bakterien die Herstellung der Peptide eigentlich im Detail bewerkstelligen. Wie Wissenschaftler um Lars-Oliver Essen und Mohamed A. Marahiel der Philipps-Universität Marburg im Fachmagazin Science (2008, 26. Juni, Online-Vorabveröffentlichung) berichten, bilden die untersuchten Moleküle offenbar eine Plattform, auf der Aminosäuren zu Ketten zusammengebaut werden. "Die Kenntnis dieses Mechanismus' eröffnet neue Möglichkeiten für die Produktion von Arzneimitteln", erläutert Professor Essen. Die Einzeller nutzen für die Pepdidsynthese spezialisierte Enzymkomplexe, so genannte Nichtribosomaler Peptidsynthetasen (NRPS). Diese sind modular aufgebaut und arbeiten wie eine Art Fließband, auf dem die Peptide aus Aminosäuren zusammengesetzt werden. Jedes Modul des Enzyms übernimmt dabei eine bestimmte Funktion. In ihrer Analyse studierten die Marburger Forscher nun dasjenige Modul, das für die Endfertigung des Antibiotikums Surfactin verantwortlich ist.

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EU-Netzwerk unter deutscher Koordination erhält 11,6 Mio. Euro: Stoffwechsel-Überlastungs-Erkrankungen (Metabolic Overload) wie Fettleibigkeit und assoziierte Erkrankungen stellen eine massive Belastung der betroffenen Personen und der Volkswirtschaft dar. Nun hat sich ein Konsortium aus 21 europäischen Forschergruppen mit fünf Industriepartnern unter der Koordination des Universitätsklinikums Regensburg zum „LipidomicNet“ zusammengetan, um die Wechselwirkungen zwischen Fetten (Lipiden) und Eiweißen (Proteinen), sowie die Dynamik der Ablagerung und der Freisetzung von Fetten in den Zellen zu analysieren. Die Europäische Union fördert dieses Projekt mit einer Summe von 11,6 Millionen Euro. „Dies ist die höchste Förderung europaweit auf diesem Forschungsgebiet für die größte diesbezügliche Forschergruppe“, erläuterte Christina Kyiakopoulou von der Europäischen Kommission im Rahmen des Kick-Off-Meetings, zudem sich Mitte Juni die Projektpartner aus Finnland, Schweden, England, Polen, Frankreich, Italien, Österreich und Ungarn in Regensburg trafen. "Das Projekt zielt darauf ab, die Forschung auf dem Gebiet der "Lipidomics" zu forcieren, einem Themengebiet, das sich auf molekularbiologischer Ebene mit der Rolle der Struktur und Funktion von Lipiden im gesunden und kranken Organismus beschäftigt," erklärt Koordinator Gerd Schmitz aus Regensburg. Mit der Unterstützung durch die EU-Mittel könne Europa im Rahmen dieses Forschungsprojektes seine Vorreiterrolle auf dem Gebiet der Analyse und Biochemie von Lipiden weiter ausbauen, hofft der Professor.

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Extremes Enzym in Bakterium entdeckt: Starke Säuren oder gelöste Metallsalze in hoher Konzentration bekommen weder Menschen noch einfacheren Lebensformen wie Bakterien. Die Gifte legen Eiweiße lahm, so dass alle biologischen Funktionen in den Zellen zum Erliegen kommen. Ausnahmen bestätigen allerdings auch hier die Regel: Wissenschaftler vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) berichten jetzt im Fachmagazin PNAS (2008, 24. Juni) gemeinsam mit Kollegen aus Spanien und Großbritannien von einem Enzym im Archaebakterium Ferroplamsa acidiphilum, das Säuren und gelöste Metalle sogar benötigt, um arbeiten zu können. Vor zehn Jahren hatte HZI-Forscherin Olga Golyshina Ferroplasma entdeckt, seitdem ist es seinen Geheimnissen auf der Spur. "Dieser Organismus ist an äußerst lebensfeindliche Umgebungen bestens angepasst. Er lebt bevorzugt in Säuren und Lösungen von Metall-Salzen. Unter normalen Bedingungen kann er gar nicht existieren", beschreibt sie. Das gefundene Enzym, eine sogenannte DNA-Ligase, hat die Wissenschaftler sehr überrascht: "Sämtliche DNA-Ligasen, die wir bisher kannten, enthalten kein Eisen, brauchen für ihre Funktion aber Magnesium und Kalium. Bei der DNA-Ligase aus Ferroplasma ist es genau anders herum - sie benötigt weder Magnesium noch Kalium, enthält aber Eisen. Das färbt unser Protein wunderschön purpurrot", schwärmt Olga Golyshina. Langfristig könnte das Enzym in der chemischen oder pharmazeutischen Industrie genutzt werden, hoffen die Forscher.

Mehr Informationen beim HZI: hier klicken

Mit Gewürzinhaltsstoff Entzündungen bekämpfen: E-BCP (Beta-Caryophyllen) ist ein typischer Inhaltsstoff vieler Gewürz- und Nahrungspflanzen. So kommt die Substanz unter anderem in Oregano, Basilikum, Rosmarin, Zimt und schwarzem Pfeffer vor. Mit unserer Nahrung nehmen wir täglich bis zu 200 Milligramm des ringförmigen Moleküls auf. Unbekannt war bislang, dass es im Körper segensreiche Wirkungen entfalten kann. "Nach unseren Ergebnissen ist E-BCP entzündungshemmend", erklärt Andreas Zimmer vom Bonner Life&Brain-Zentrum. "Aber nicht nur das: Experimente an Mäusen haben gezeigt, dass die Substanz sogar bei Osteoporose wirksam ist." Wie die Forscher gemeinsam mit Schweizer Kollegen der ETH Zürich im Fachmagazin PNAS (2008, 23. Juni) berichten, zeigte sich bei Mäusen mit einer entzündeten Pfote nachweislich eine Besserung und die Schwellung ging zurück, nachdem sie mit E-BCP behandelt wurden. Wie die Wissenschaftler herausfanden, dockt die Substanz spezifisch an bestimmte Empfänger-Strukturen in der Zellmembran an, die so genannten Cannabinoid-CB2-Rezeptoren. Dadurch verändert sich das Verhalten der Zelle: Sie schüttet dann beispielsweise weniger entzündungsfördernde Signalstoffe aus. Damit könnte E-BCP als Ausgangspunkt für neue Medikamente in Frage kommen. Besonders attraktiv für Pharmaforscher ist dabei, dass die Substanz in der Natur so häufig vorkommt. Dazu gesellt sich aber noch ein zweiter Vorteil: Beta-Caryophyllen hat im Gegensatz zu anderen Substanzen, die auf den CB2-Rezeptor wirken, keine berauschende Wirkung.

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Natürliche Süßkraftverstärker für Lebensmittelindustrie identifiziert: Viele Lebensmittel und Getränke enthalten heutzutage Süßstoff oder Zucker. Manche besitzen jedoch soviel davon, dass Ärzte in ihnen eine der Ursache für steigende Fälle von Diabetes und Fettleibigkeit sehen. Nicht zuletzt aus diesem Grund sind Lebensmittelhersteller schon seit Jahren auf der Suche nach natürlichen Süßstoffen oder Süßstoffverstärkern, die den Einsatz von kalorienreichem Zucker deutlich reduzieren können. Einen ganz neuen Weg beschreitet dabei nun das Biotech-Unternehmen BRAIN gemeinsam mit der Nutrinova GmbH, einem Unternehmen der Celanese Gruppe, das Lebensmittelzusatzstoffe für die Ernährungs- und Getränkeindustrie anbietet.  Seit 2004 arbeiten beide Firmen zusammen, um in  natürlichen Quellen nach Süßstoffen und Süßkraftverstärkern zu suchen. Dazu wurden umfangreiche molekulare Screening-Programme mit einem Fokus auf Naturstoffe aus pflanzlichen und mikrobiellen Extrakten durchgeführt. Wie die BRAIN AG am 26. Juni mitteilte, konnten jetzt erste interessante Kandidaten identifziert und patentiert werden, die eine deutliche bessere Süßkraft als bisherige Substanzen besitzen. Nutrinova geht davon aus, dass der Markt für solche hochintensiven Süßstoffe bei mehr als einer Milliarden US-Dollar liegt. Bislang produziert und vermarktet das Unternehmen den Markensüßstoff Sunett® (Acesulfam-K), darüber hinaus gehört die Firma mit Hauptsitz in Kronberg  zu den weltweit größten Herstellern von Kaliumsorbat und Sorbinsäure. Die Produktionsanlagen befinden sich in Frankfurt/Main.

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