Archive - Mär 10, 2008

"Bubble Gates": Wächter der Ionenkanäle

Forscher vom Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart haben mit Kollegen aus Chicago und Miami einen physikalischen Mechanismus identifiziert, der für das Öffnen und Schließen von Ionenkanälen verantwortlich sein kann. <% image name="Ionenkanal_Gate" %><p> <small> Wenn das Gate offen ist (li.), sind hinreichend Wassermoleküle vorhanden, um die Ionen zu umhüllen, die durch den Kanal diffundieren wollen. Wird das Gate geschlossen (re.), so werden die Wassermoleküle - aufgrund der Abstoßung durch die Kanalinnenwand - quasi verdrängt; es bildet sich ein Gasbläschen, das für die Ionen wie eine Barriere wirkt. &copy; Max-Planck-Gesellschaft </small> <table> <td width="120"></td><td> Im Nachrichtenwesen eines Organismus spielen Ionenkanäle eine wichtige Rolle: Eingelagert in die Zellmembran bilden diese Proteine winzige Poren, durch die kleine geladene Teilchen wie Kalium- oder Natriumionen vom Zellinneren nach außen gelangen können und umgekehrt. Sie vermitteln so etwa die elektrische Aktivität von Nerven- und Muskelzellen. </td> </table> Die Information entlang der Nervenbahnen breitet sich in Form eines Aktionspotenzials aus, das eine Veränderung der elektrischen Spannung über der Zellmembran darstellt, die aus dem Einstrom von Natriumionen in die Zelle und einem darauffolgenden Ausstrom von Kaliumionen aus der Zelle resultiert. Die Zellmembran an sich ist für Ionen undurchlässig. Damit Natrium- und Kaliumionen durch die Zellmembran schlüpfen können, stellt die Natur spezielle Proteine - Ionenkanäle - zur Verfügung: Mikroskopisch kleine Poren in der Membran, die je nach molekularer Bauweise nur für bestimmte Ionen durchlässig sind, und zum Beispiel Natrium- von Kaliumionen unterscheiden können. Die engste Stelle - hier hat der untersuchte Ionenkanal nur einen &Oslash; von etwa 3 Ångström - fungiert dabei als Selektivitätsfilter. Der an den Selektivitätsfilter anschließende Teil der Pore - "Gate" bezeichnet - ist mit 12 Ångström &Oslash; schon deutlich weiter. Als Reaktion auf eine Änderung der Membranspannung können Ionenkanäle den &Oslash; ihres Gates vergrößern oder verkleinern. Diese Konformationsänderung reicht aber nicht notwendigerweise aus, um den Ionenstrom zu stoppen. Ein wichtiges Detail dabei ist, dass das Gate typischerweise leicht hydrophob ist. Wenn das Gate weit genug ist, spielt die Wechselwirkung zwischen Wassermolekülen und dem Protein eine untergeordnete Rolle, weil im Mittel jedes Wassermolekül von mehreren Wassermolekülen umgeben ist. Wird das Gate aber enger, dann gewinnt die Wechselwirkung zwischen Wassermolekülen und dem Protein an Bedeutung. Wird schließlich ein bestimmter Wert für den &Oslash; des Gates unterschritten, dann ist es - aufgrund der abstoßenden Wirkung zwischen Wassermolekülen und Protein - sehr unwahrscheinlich, noch Wasser im Gate zu finden. Es bildet sich hier stattdessen ein kleines Gasbläschen, das große Wirkung zeigt: Ionen, die sich am liebsten in Wasser befinden, treffen auf eine schier undurchdringbare Barriere. Damit unterbricht das Gasbläschen den Ionenstrom durch den Kanal und schließt das Gate. <b>Bubble Gating.</b> Tatsächlich können zahlreiche experimentelle Beobachtungen zum Öffnen und Schließen von Ionenkanälen mit dem Modell des Bubble Gating verstanden werden. In der Physik ist der Effekt von stark eingeschränkten Flüssigkeiten seit langem bekannt - nun kann er helfen, ein biologisches Phänomen zu verstehen. <small> Roland Roth, Dirk Gillespie, Wolfgang Nonner, Bob Eisenberg: Bubbles, Gating, and Anesthetics in Ion Channels. Biophys. Journal BioFAST, 30. Januar 2008 </small> "Bubble Gates": Wächter der Ionenkanäle

Neues Sensorkonzept für hygienische Sicherheit

Für anspruchsvolle Füllstandmessaufgaben in der Pharma- und Lebensmittelindustrie hat <a href=http://www.endress.com>Endress+Hauser</a> die berührungslose Radarsonde Levelflex M FMP43 entwickelt. Zudem bietet Endress+Hauser für die Füllstanderfassung in Bypassgefäßen nun den Bypass inklusive Messtechnik an. Neues Sensorkonzept für hygienische Sicherheit <% image name="Endress_Leveflex_Applikation" %><p> <small> Levelflex M FMP43: Das neue Sensorkonzept vereint hygienisches Design, Flexibilität und eine perfekte Anpassung an die verschiedenen Prozesse. </small> Der neue Sensor besteht aus einfach wechselbaren Sondenstäben, Prozessanschlüssen und Dichtungen und ist in sehr kleinen sowie schlanken Behältern (ab einer Höhe von 300 mm) einsetzbar. Die absetzbare Elektronik reduziert den Platzbedarf auf ein Minimum. Der Levelflex M FMP43 garantiert eine hochgenaue und betriebssichere Füllstandmessung von Flüssigkeiten, unabhängig von Dichteänderungen, geringer Leitfähigkeit und Schaumbildung. Selbst bei schnellen Temperaturwechseln und sogar beim Einsatz einer Sprühkugel zur Behälterreinigung bleibt die Messung zuverlässig. Ein spezielles Highlight ist die Kalibrierung der Sonde ohne Prozessunterbrechung. Dadurch kann jederzeit eine gleichbleibend hohe Produktqualität garantiert und ungeplante Stillstandzeit auf ein Minimum reduziert werden. <table> <td><% image name="Endress_Levelflex_FMP43_hygiene_Seilausfuehrung" %></td> <td><% image name="Endress_Levelflex_Bypass" %></td> <td><% image name="Endress_Levelflex_FMP43_hygiene_Stabausfuehrung" %></td> </table><p> <small> Levelflex FMP43 in Seilausführung (links), eine Bypass-Lösung gemeinsam mit Levelflex sowie Levelflex FMP43 in Stabausführung. </small> <b>Bypass als Komplettmessstelle.</b> Messaufgaben in Form eines Bypass wurden früher häufig als Verdrängersysteme gelöst - mittlerweile kommen dabei geführte Radargeräte zum Einsatz, da diese nahezu wartungsfrei sind. Endress+Hauser bietet solche Komplettmessstellen, die im Werk vormontiert und auf Kundendaten parametriert werden, was zudem den Aufwand für die Montage und Inbetriebnahme minimiert. Neben der Komplettmessstelle kann das geführte Radar Levelflex auch in Bypassgefäßen gegen ein bestehendes Verdrängersystem ausgetauscht werden.

Entschlüsselt: Genom vom Speisepilz Laccaria bicolor

Das Genom von Laccaria bicolor (der Zweifarbige Lacktrichterling), einem Speisepilz mit wichtigen Funktionen für das Ökosystem Wald, ist entschlüsselt: Gelungen ist dies einem Forscherkonsortium, dem Experten aus den USA, Frankreich, Schweden, Belgien und Deutschland angehören. Entschlüsselt: Genom vom Speisepilz Laccaria bicolor <table> <td><% image name="Mykorrhizapilz_an_Wurzeln" %></td> <td><% image name="Wurzeln_ohne_Mykorrhizapilz" %></td> </table><p> <small> Mykorrhizapilz an Wurzeln (links) und Wurzeln ohne Mykorrhizapilz. </small> Zur Sequenzierung der Laccaria-DNA, die eine ähnlich hohe Anzahl von Genen wie die menschliche DNA aufweist, haben auch Wissenschaftler der Uni Göttingen rund um Andrea Polle, Ursula Kües und Ivo Feußner beigetragen. Laccaria bicolor ist essbar, hat vor allem aber Bedeutung als Mykorrhizapilz. Ein solcher geht unterirdisch mit Baumwurzeln eine enge Partnerschaft ein und versorgt auf diese Weise Bäume mit mineralischen Nährstoffen aus dem Boden. Laccaria ist in der Lage, im Erdreich viele Kilometer lange, fast unsichtbare, feine miteinander vernetzte Fäden zu spinnen. Um herauszufinden, wie es dem Pilz gelingt, Baumwurzeln zu erkennen, sie zu umwickeln und mit den Wurzelzellen in Kontakt zu treten ohne sie zu zerstören, haben die Forscher seine DNA sequenziert. Dabei hat sich herausgestellt, dass Laccaria ungefähr 20.000 Gene besitzt, während ein gut bekannter Pilz, die Bäckerhefe, sein Leben mit einer DNA aus nur 6.200 Abschnitten bestreiten kann. Zum Vergleich: Der Mensch besitzt rund 20.000 bis 25.000 Gene. Die Göttinger Forscher haben den Stoffwechsel von Laccaria untersucht und festgestellt, dass der Pilz sehr hohe Mengen an ungesättigten Fettsäuren enthält. Für die Fettproduktion verfügt der Pilz über eine molekulare Ausstattung, die denen von Tieren stark ähnelt. Ein überraschendes Ergebnis, denn die "Maschinerie" für Fettbiosynthese in den näheren Verwandten, der Bäckerhefe, ist anders aufgebaut. Laccaria bicolor erhält die Vorstufen für das Fett in Form von Zucker aus der Pflanzenwurzel; dieser wird umgewandelt und als Fett-Tröpfchen in den Zellen angehäuft. Ist der Pilz nicht an die Wurzeln einer Pflanze angeschlossen, überlebt er als Saprophyt von abgestorbenen Pflanzenteilen. Der Pilz verfügt weiters über ein reichhaltiges Arsenal an Verdauungsenzymen, die nach außen abgegeben werden und dort für die Freisetzung von Nährstoffen sorgen. Viel komplizierter ist dagegen die Fortpflanzung: Viele Pilze, darunter auch Laccaria, haben multiple Geschlechter - vielleicht bis zu 1.000 verschiedene. Jetzt wollen die Wissenschaftler unter anderem herausfinden, wie sich die Pilze kreuzen und auf welche Weise Laccaria bicolor seine Baumpartner findet und schützt. Auch die Nutzung des Pilzgenoms für die Produktion gesundheitsfördernder Stoffe ist von Interesse. <small> The genome of Laccaria bicolor provides insights into mycorrhizal symbiosis: Nature 452, 88 - 92 (06 Mar 2008), doi:10.1038/nature06556, Letter </small>

Bayer HealthCare erwirbt OTC-Geschäft von Sagmel

Die <a href=http://www.viva.vita.bayerhealthcare.de>Bayer HealthCare</a>-Division Consumer Care plant, das Geschäft mit verschreibungsfreien Arzneimitteln von der US-amerikanischen <a href=http://www.sagmel.com>Sagmel</a> zu übernehmen. Sagmel betreibt dieses Geschäft in der Gemeinschaft Unabhängiger Staaten (GUS) und hat dort eine führende Marktposition erreicht. Bayer HealthCare erwirbt OTC-Geschäft von Sagmel <% image name="Bayer_Logo" %><p> Mit der Übernahme will Bayer sein Consumer-Care-Geschäft in Osteuropa stärken, einem der am schnellsten wachsenden OTC-Märkte weltweit. Über finanzielle Einzelheiten der Transaktion, die heuer abgeschlossen werden soll, machen beide Unternehmen keine Angaben. Das Produkt-Portfolio, mit dem Sagmel in 12 Monaten, beginnend Oktober 2006, einen Umsatz von rund 78 Mio € erwirtschaftet hat, umfasst das Schmerzmittel Theraflex, das schleimlösende Präparat Nazol, die Hämorrhoidenarznei Relief sowie die Nahrungsergänzungsmittel Calcemin, Theravit und Jungle. Gemeinsam mit den bereits in diesem Markt etablierten Bayer-Marken wie Aspirin,und Alka-Seltzer sowie dem Magenmittel Rennie und den Vitaminpräparaten Supradyn, Biovital und Elevit will Bayer HealthCare seine Marktposition in den GUS-Staaten weiter stärken. Die Transaktion umfasst den Übergang aller Firmenwerte im Zusammenhang mit den übernommenen Marken sowie die rund 1.000 im OTC-Geschäft von Sagmel tätigen Mitarbeiter. "Das Consumer-Health-Geschäft ist ein tragendes Element von Bayer HealthCare und wir werden auch künftig in diesen Bereich investieren, um weiter zu wachsen", sagt Arthur Higgins, Vorstandsvorsitzender von Bayer HealthCare. "Mit dieser Akquisition werden wir unsere führende Position auf dem globalen OTC-Markt festigen."

Nickellegierungen für neue Brennstoffzellen

Am Forschungszentrums Jülich wird versucht, in Festoxid- oder Hochtemperatur-Brennstoffzellen Diesel, Benzin oder Methanol einzusetzen. Entscheidende Werkstoffe dafür stellt ThyssenKrupp VDM her, die innerhalb von <a href=http://www.thyssenkrupp-stainless.de>ThyssenKrupp Stainless</a> tätig ist. <% image name="Thyssen_Brennstoffzelle1" %><p> <small> Eine Brennstoffzelle mit Werkstoffen der ThyssenKrupp VDM. &copy; ThyssenKrupp Stainless (2) </small> <table> <td width="120"></td><td> Ein grundlegender Unterschied zwischen der Wasserstoff- und der Festoxid-Brennstoffzelle liegt in der Betriebstemperatur: Während die Polymer-Brennstoffzelle Temperaturen von 80-100 °C erreicht, klettern die Temperaturen in der SOFC-Brennstoffzelle auf bis zu 900 °C. Hier wird das benötigte wasserstoffreiche Gas zuvor bei hoher Temperatur aus dem Kraftstoff gewonnen. </td> </table> Die Bedingungen, die in der Hochtemperatur-Brennstoffzelle herrschen, erfordern besondere Werkstoffe: Für den Betrieb der Zelle liefert ThyssenKrupp VDM den ferritischen Chromstahl Crofer 22 APU (Auxiliary Power Unit). Dessen Legierungszusammensetzung optimierte ThyssenKrupp VDM im Rahmen des Forschungsprogramms "ZEUS II" mit dem Forschungszentrum Jülich. An dem Verbundprojekt, das vom deutschen Forschungsministerium unterstützt wird, waren unter anderem <a href=http://www.bmw.de>BMW</a>, <a href=http://www.liebherr.com>Liebherr</a> und <a href=http://www.elringklinger.de>ElringKlinger</a> beteiligt. <% image name="Thyssen_Brennstoffzelle2" %><p> <small> Ein Brennstoffzellenstapel kann aus bis zu 60 Brennstoffzellen bestehen. ThyssenKrupp VDM produziert für die Zwischenplatten Crofer 22 APU. </small> In der Brennstoffzelle wird das Material in den Interkonnektoren verwendet. Diese Stahl-Zwischenplatten verbinden die einzelnen Zellen zu einem Brennstoffzellen-Stapel. Die Liste der Anforderungen an den Werkstoff für dieses Bauteil ist lang: Er muss innerhalb der Brennstoffzelle elektrisch leitend, korrosionsfest, mechanisch stabil und belastbar sein, leicht zu verarbeiten und keine negativen Auswirkungen auf die Zelle haben. Crofer 22 APU ist an diese Anforderungen angepasst, zudem im Vergleich zu anderen, für die SOFC geeignete Werkstoffe günstiger. Crofer 22 APU ist nicht der einzige von ThyssenKrupp produzierte Werkstoff, der in der SOFC-Brennstoffzelle Verwendung findet. Hochtemperatur-Nickellegierungen spielen in anderen Baugruppen der SOFC-Zelle wie Wärmetauscher, Reformer und Bipolarplatten eine Rolle. <small> <b>Die Brennstoffzelle als Auxiliary Power Unit</b>, also als Hilfs-Stromversorgungsaggregat, soll vielfältig Verwendung finden - vom stationären Einsatz in Gebäuden, Klein- und Blockheizkraftwerken bis zum mobilen Einsatz im Auto, Schiff und U-Boot. Zu Demonstrationszwecken arbeitet diese Art der Brennstoffzelle bereits in Bereich der Hausenergie und mobil als Bordstromversorgung. BMW etwa prüft den Einbau der SOFC-Brennstoffzelle als motorunabhängige Bordstromversorgung in seine Fahrzeuge. </small> Nickellegierungen für neue Brennstoffzellen

Uraltes Gen "Wech" reguliert Muskelbefestigung

Bonner Forscher haben in der Fruchtfliege und Säugern ein Gen identifiziert, das in ähnlicher Form auch beim Menschen vorkommt. Die Erbanlage ist für die Befestigung von Muskeln im Körper notwendig. Mutationen haben den völligen Verlust der Muskelverankerung zur Folge, wodurch die Körpermuskeln keine Zugkraft entwickeln können, sich abrunden und letztlich degenerieren. <% image name="Drosophila" %><p> <small> "Wenn wir das Gen in der Fruchtfliege Drosophila ausschalten, wird die Fliegenmuskulatur nicht mehr an der Körperwand befestigt", erklärt der Bonner Entwicklungsbiologe Michael Hoch. "Die Tiere sterben noch im Embryonalstadium, da sich die gesamte Körpermuskulatur ablöst und letztendlich degeneriert." </small> Das neue Gen, das in der Fruchtfliege und im Menschen in nur einer Kopie vorkommt und von den Forschern "Wech" genannt wurde, reguliert den Zusammenhalt von Zellen. Der Funktionsverlust kann möglicherweise neben Muskeldefekten auch schwerste Hauterkrankungen und Metastasierung und Tumorbildung zur Folge haben. <table> <td width="120"></td><td> Alle höheren Organismen können nur funktionieren, wenn ihre Bausteine, die Zellen, geordnete Verbünde bilden. Dabei spielt das neu entdeckte Wech-Gen augenscheinlich eine wichtige Rolle: Es sorgt dafür, dass Zellen sich auf Oberflächen oder an anderen Zellen festhalten können. </td> </table> Auch die Maus verfügt über ein Wech-Gen. Es ist dort ebenfalls in der Körpermuskulatur aktiv. "Auch beim Menschen gibt es eine entsprechende Erbanlage", erklärt Birgit Löer aus der Arbeitsgruppe von Hoch. Interessant ist, dass sich das Gen seit mehreren hundert Millionen Jahren kaum verändert hat. "Es scheint so wichtig zu sein, dass schon kleinste Mutationen tödlich enden - daher wurde es extrem gut konserviert", so Löer. Man kennt bereits einige Drosophila-Gene, die in ähnlicher Form auch beim Menschen vorkommen. Oft ist es aber so, dass sich Erbanlagen im Laufe der Evolution vervielfachen: Aus einem einzigen Fliegen-Gen entsteht so beim Menschen eine ganze Genfamilie, deren Mitglieder mit der Zeit völlig verschiedene Aufgaben übernehmen können. "Bei dem Wech-Gen ist das anders", betont Hoch. "Es kommt sowohl bei der Maus als auch beim Menschen nur in einer einzigen Kopie vor. Das macht es wahrscheinlich, dass es bei Säugetieren dieselbe Funktion übernimmt wie in der Fruchtfliege." Jetzt soll untersucht werden, welche Rolle Wech bei der Entstehung von menschlichen Muskel- und Hauterkrankungen sowie bei der Krebsentstehung spielt. Denn eine gestörte Zellanheftung kann auch beim Menschen dramatische Folgen haben. Ein Beispiel ist die Hautkrankheit Epidermolysis bullosa: Dabei ist die Verankerung zwischen den Hautschichten unzureichend ausgebildet. Folge sind großflächige schlecht heilende Wunden, die tödlich enden können. Aber auch in vielen Tumoren ist die Zellhaftung gestört: Daher können sich einzelne Krebszellen aus der Geschwulst lösen und an anderen Stellen im Körper Metastasen bilden. Das neu entdeckte Wech-Gen könnte hier ein Schlüsselregulator sein. Uraltes Gen "Wech" reguliert Muskelbefestigung

Crop Protection: BASF führt neue Wirkstoffe ein

<a href=http://www.agro.basf.com>BASF Crop Protection</a> hat zuletzt 2 neue Wirkstoffe auf den Markt gebracht: Das speziell für Japan entwickelte Reisfungizid Orysastrobin sowie das Insektizid Metaflumizone, das besonders bei Obst und Gemüse und in der Schädlingsbekämpfung angewandt wird. Insgesamt sieht die BASF ein Spitzenumsatzpotenzial der seit 2002 eingeführten Pflanzenschutzwirkstoffe von mehr als 1,1 Mrd €. <% image name="BASF_Gemuesefeld" %><p> Die BASF-Innovationen für den Fungizidmarkt - Metaflumizone und Boscalid - sind Bestandteil einer neuen Produktgeneration für den Obst- und Gemüseanbau. Boscalid hat die Erwartungen des Unternehmens sogar übertroffen und wird jetzt zusammen mit anderen BASF-Wirkstoffen für zahlreiche Kulturen wie Getreide und Raps vermarktet. Produkte wie Boscalid verfügen über ein Spitzenumsatzpotenzial von mehr als 200 Mio €. <table> <td width="120"></td><td> Insgesamt verfügen die seit 2002 von der BASF vermarkteten Pflanzenschutzwirkstoffe über ein Spitzenumsatzpotenzial von 1,1 Mrd €. 2007 belief sich der mit diesen Produkten erzeugte Umsatz auf 700 Mio € oder 22 % des Gesamtumsatzes von 3,14 Mrd € im Bereich Crop Protection. </td> </table> Auch F 500 hat 2007 die Erwartungen übertroffen: In den USA wurden mit dem Fungizid behandelte Mais- und Sojabohnenkulturen auf mehr als 4 Mio ha angebaut, im Vergleich zu 1,6 Mio ha 2006. Unter den Wirkstoffen der BASF ist F 500 der erste, der neben der Krankheitskontrolle auch positive Auswirkungen auf die Pflanzenphysiologie hat und somit zusätzliche Ertrags- und Qualitätsvorteile bringt. Die Pipeline der BASF enthält bereits weitere Wirkstoffe mit hohem Potenzial. Dazu zählt das Herbizid Kixor, für das Anfang des Jahres die US-Zulassung beantragt wurde, die für die Anbausaison 2010 vorliegen dürfte. Kixor ist für Landwirte deshalb so interessant, weil die Resistenz von Unkräutern gegen Herbizide mit Glyphosat zunimmt. Glyphosat wird in den meisten herbizidtoleranten Anbausystemen eingesetzt. Zusammen mit Kixor entwickelt die BASF derzeit 5 Wirkstoffe und arbeitet an einem Projekt im Bereich Herbizidtoleranz. Zusammen verfügen diese Projekte über ein Spitzenumsatzpotenzial von 700 Mio €. <small> <b>2007</b> investierte der Unternehmensbereich Crop Protection 328 Mio € in F&E, um die Entwicklungsprojekte beschleunigt zur Marktreife zu bringen. BASF konzentriert ihre Forschung weiterhin auf Fungizide und Insektizide. Gleichzeitig hat das Unternehmen seine engagierte Forschung auf den viel versprechenden Gebieten der Pflanzengesundheit und Saatgutbehandlung vorangetrieben. </small> Crop Protection: BASF führt neue Wirkstoffe ein