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March 12th, 2008

Proteomik: „Die Nadel im Heuhaufen“

Um die neuesten Entwicklungen in der Proteomik ging es kürzlich auf einer Tagung im Tiroler Seefeld. Das Meeting wird jährlich von der Proteomics Plattform organisiert, die Teil des österreichischen GENAU-Programms ist. Carola Hanisch sprach mit Lukas Huber, einem der Organisatoren des Kongresses und Zellbiologe an der Medizinuni Innsbruck. <% image name="Lukas_Huber" %><p> <small> Lukas Huber: "Der systembiologische Ansatz erscheint mir derzeit nur möglich in Systemen, die überschaubar und genetischen Experimenten zugänglich sind." </small> <i>Proteomik: Was ist so neu an diesem Forschungsansatz?</i> Früher hat man Proteine eher in einem singulären Zusammenhang untersucht. Proteine agieren aber nahezu nie einzeln, sondern gehen viele Partnerschaften ein. Der technologische Zugang hat sich sehr verändert und ermöglicht nun eine unvoreingenommene Suche nach Interaktionspartnern. Mit der heutigen Hochdurchsatz-Technologie bekommen wir einen Eindruck von der Komplexität des Ganzen und sehen Eiweißkörper, von denen wir gar nicht wussten, dass sie existieren. <i>Und doch gibt es einige grundsätzliche Probleme, mit denen die Proteomik zu kämpfen hat?</i> Ja. Eines der Probleme ist, dass gerade die interessanten regulatorischen Proteine häufig nur in geringer Anzahl vorkommen. Diejenigen Proteine, die eher gewöhnliche Aufgaben haben, tauchen hingegen in riesigen Mengen auf. Für seltene Proteine gibt es aber leider kein Vervielfältigungsverfahren wie die PCR für Nukleinsäuren. Das heißt, sie sind schwer zu finden. <i>Also suchen Sie die Stecknadel im Heuhaufen?</i> Mit den neuen sensitiven Technologien haben wir quasi Lupen, die wir früher nicht hatten. Wir sehen jetzt die Halme des Heuhaufens in riesiger Vergrößerung. Die Stecknadel finden wir deshalb aber auch nicht schneller, es sei denn, wir wissen, in welcher Ecke wir suchen müssen. Das heißt, man muss den Heuhaufen zerlegen. Wir trennen die Proteine nach verschiedenen Eigenschaften, packen sie in bestimmte Kategorien und schauen diese einzeln an. So reduzieren wir die Komplexität und vereinfachen die Probe. <i>Man muss also den Blick einschränken und kann nicht das gesamte Proteom auf einmal betrachten?</i> Leider gibt es noch keine Analysetechnik, mit der man die Aktivität des gesamten Proteoms auf einmal bestimmen kann. Also versucht man lediglich einen bestimmten Prozess, ein Zellorganell oder eine bestimmte Gruppe von Proteinen zu betrachten, diese aber dann in ihrer Gesamtheit. Anschließend muss man diese Informationen zusammentragen und versuchen, in ein großes Bild zu ordnen. Das ist wie ein Puzzle. Bei der Genomik ist das anders – man kann sehr wohl die Gesamtheit aller gerade abgelesenen Gene erfassen. <table> <td width="120"></td><td><big><b>Die Sphäre der Proteine ist nicht nur extrem komplex. Sie verändert sich auch ständig. </b></big></td> </table> <i>Warum bleibt man dann nicht bei der Genomik?</i> Wenn man nur anschaut, welche Gene gerade zu RNA umgeschrieben werden, bekommt man eine sehr eingeschränkte Aussage über das, was die Zelle gerade tut. Wenn viel von einem RNA-Transkript vorhanden ist, gilt dies nicht unbedingt auch für das Protein. Außerdem kann ein Gen kann auf verschiedene Weise abgeschrieben werden. Die Transkripte, die RNAs, können wiederum in verschiedene Proteine übersetzt werden. Und die werden häufig nachträglich modifiziert. Hinzu kommt dann noch, dass Proteine je nach Partnern und nach ihrem Einsatzort in der Zelle verschiedene Funktionen ausüben können. Diese Komplexität kann man nur erfassen, indem man die Proteine selbst anschaut. <i>Eine große Hoffnung der Proteomik ist es ja, Biomarker für Krankheiten zu finden.</i> Man versucht, diagnostische Marker zu finden, mit denen man den Verlauf einer Erkrankung oder einer Behandlung messen kann. So möchte man die Therapie besser anpassen und steuern. Dabei galt bisher das größte Interesse den Körperflüssigkeiten wie Blutserum oder -plasma, weil die Proteine darin in gelöster Form vorliegen und leicht zugänglich sind. <i>In Seefeld war bezüglich der Serumproteomik aber auch Skepsis zu spüren?</i> Das war für mich eine der großen Überraschungen des Meetings. Es gibt mehrere große Probleme bei der Serumproteomik. Eines davon ist wie gesagt die Suche nach der Stecknadel im Heuhaufen: Wie findet man die Proteine, die wirklich wichtig sind. Eine Möglichkeit ist, die großen, massenhaft auftretenden Proteine aus dem Serum zu entfernen. Doch dabei kann es leicht passieren, dass die kleinen Proteine, die von diagnostischem Wert wären, an den großen kleben bleiben. Und dann findet man die nicht. Ein zweites Problem ist die Reproduzierbarkeit der Probennahme. Das Proteom ist eine sehr variable Größe und verändert sich schnell. So kommt es vor, dass die Zusammensetzung des Serumproteoms stärker von der Krankenschwester abhängt, welche die Probe genommen und behandelt hat, als von dem Gesundheitszustand des Patienten. Wenn man Korrelationen sucht, kann man da leicht einer falschen Fährte hinterherjagen. <i>Auch wurde diskutiert, dass das Serumproteom von einem Patienten zum anderen teilweise so stark variiert, dass die Unterschiede zwischen krank und gesund statistisch verschwinden.</i> Ja, das Serumproteom ist so komplex, dass es mit den derzeitigen Analysemethoden, und mit der Variabilität von einem Patienten zum anderen, sehr schwer wird, verlässliche Biomarker zu finden. <i>In welcher Richtung wird sich die Proteomik weiterentwickeln?</i> Man muss die richtigen Zielfelder finden, um die Biologie eines ganzen Systems zu begreifen. Das war auch ein neuer Trend, den man jetzt gesehen hat in Seefeld, dass erstmals wirklich systembiologische Ansätze vorgestellt wurden. Das ist möglich in Organismen, die für genetische Manipulationen zugänglich sind wie die Hefe, die Fruchtfliege, der Fadenwurm. Man kann in diesen Systemen Gene, die in einer Hierarchie, einem Signalweg stehen, nacheinander ausschalten und dann schauen, wie sich die Proteinzusammensetzung ändert. Dadurch kann man Zusammenhänge erfahren, die man in ihrer Gesamtheit sonst nie sehen würde. Aber diese systembiologischer Ansatz erscheint mir derzeit nur möglich in Systemen, die überschaubar und genetischen Experimenten zugänglich sind. <hr> <big>Proteomik. Oder: Das ganze Bild sehen</big><p> <blockquote> Das Proteom ist die Gesamtheit aller Proteine, die in einem biologischen System zu einem bestimmten Zeitpunkt anzutreffen sind. In einer einzigen Zelle können mehr als 100.000 verschiedene Proteine in höchst unterschiedlichen Mengen vorhanden sein. Die Erforschung des Proteoms – die Proteomik – gehört daher zu den größten wissenschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit. Sie basiert auf einer ganzheitlichen Annahme: Man erkennt den Sinn eines komplexen Systems leichter, wenn man es als Ganzes sieht, anstatt lediglich zusammenhanglose Details zu betrachten. Basierend auf Gel-Elektrophorese, Flüssigchromatographie und Massenspektrometrie werden sämtliche Protein-Spezies einer Probe identifiziert und quantifiziert. Dabei gelingt immer nur eine momentane Bestandaufnahme, denn das Proteom verändert sich fortwährend – im Gegensatz zum Genom. Die in der DNA festgelegte Erbinformation eines Organismus bleibt zeitlebens gleich, selbst wenn sich dieser von der Raupe zum Schmetterling wandelt. Das Proteom hingegen gibt jeweils den aktuellen Zustand eines biologischen Systems wieder, und das macht es so interessant. Nun lässt sich allerdings aus der reinen Katalogisierung vorhandener Eiweißkörper nur wenig über deren Funktionsweise erkennen. Proteomik bedeutet daher, die Veränderung des Proteoms unter bestimmten Bedingungen zu beobachten. So misst sie zum Beispiel, wie die Gesamtheit der Proteine in einem bestimmten Entwicklungs- oder Reifungsvorgang oder während einer Krankheit variiert. Aus dem Vergleich können die Wissenschaftler dann Rückschlüsse ziehen und Hypothesen aufstellen, welche Proteine an den jeweiligen Schaltstellen sitzen und welche nur Statistenrollen spielen. Proteomik ist demnach ein – im Idealfall genomweites – Screening nach interessanten Kandidaten für die weitere Forschung. Hat man diese gefunden, geht die Arbeit erst richtig los. Mit genetischen, zellbiologischen und anderen Verfahren wird untersucht, ob sich die Vermutungen bestätigen. Gelingt dies, hat die Proteomik dazu beigetragen, das Verständnis eines biologischen Vorgangs zu erweitern. </blockquote> Proteomik: „Die Nadel im Heuhaufen“

Nycomed verlagert API-Produktion nach Indien

Die dänische <a href=http://www.nycomed.com>Nycomed</a> verlagert bis 2011 seine Wirkstoffproduktion im deutschen Singen und in Linz nach Indien - die Aktivitäten sollen in das Joint Venture Zydus Nycomed mit der indischen <a href=http://www.zyduscadila.com>Zydus Cadila</a> in Mumbai eingebracht werden. Singen und Linz sollen sich dagegen auf die pharmazeutische Endfertigung konzentrieren. <% image name="Nycomed_Logo" %><p> Von den derzeit 1.400 Jobs in Singen und in Linz sollen rund 200 wegfallen. Nycomed begründet den Schritt mit dem "unveränderten Trend zur Auslagerung der chemischen Erzeugung in Länder mit geringeren Kosten", was zu einem entsprechenden Verfall der Marktpreise führe. <table> <td width="120"></td><td><small> Im <a href=http://chemiereport.at/chemiereport/stories/4293>September 2006</a> hatte Nycomed Altana Pharma übernommen. Danach wollte Nycomed weniger als 10 % der mehr als 600 österreichischen Jobs abbauen. Damals war nur an den Wiener Standort, nicht aber auch an den Produktionsstandort Linz gedacht. </small></td> </table> Nycomed und Cadila arbeiten bereits seit 1999 im Rahmen des Joint Ventures Zydus Nycomed zusammen. Aktuell liefert das Werk mit Sitz in Mumbai Vorstufen (Key Starting Materials) für die Produktion von Pantoprazol. Mit 550 Mitarbeitern zählt <b>Linz</b> zu den größeren Produktionsstandorten von Nycomed. Als künftiges Kompetenzzentrum werden in Linz die Fähigkeiten in der Herstellung steriler Ampullen und biologischer Produkte gebündelt. Bereits heute kommen erfolgreiche Produktlinien wie Actovegin und TachoComb/TachoSil aus Linz. Mit 840 Mitarbeitern ist <b>Singen</b> der größte Nycomed-Produktionsstandort. Als künftiges Kompetenzzentrum werden in Singen die Fertigkeiten in der Herstellung von sterilen, aseptischen und halbfesten Produkten gebündelt. Nycomed verlagert API-Produktion nach Indien

Herpesviren: Microarray-Schnelltest von Mobidiag

Das finnische Biotech <a href=http://www.mobidiag.com>Mobidiag</a> stellte seinen neuen Prove-it Herpes-Test zum schnellen und zuverlässigen Nachweis von Herpesviren vor. Der auf einem Microarray basierende Test benötigt weniger als 3 h und ermöglicht die gleichzeitige Identifizierung 8 verschiedener humanpathogener Herpesviren. <% image name="Mobidiag_Product_Bag" %><p> <small> Der Prove-it Herpes-Test bietet die gleichzeitige Identifizierung von 8 Herpesviren und erkennt auch niedrige Virenlasten, wie sie für die frühen Stadien von Infektionen des Zentralnervensystems charakteristisch sind. </small> Der neue Test soll zunächst nur Forschungszwecken dienen. Mobidiag plant den Erhalt der europaweiten Zulassung für die klinische Diagnostik im Verlauf dieses Jahres. "Das Marktpotenzial für den Test ist hoch: Allein in Europa werden jährlich mehr als 100 Mio € für die Herpesvirendiagnostik ausgegeben. Wir glauben, dass Prove-it Herpes einen beträchtlichen Anteil an diesem Markt erreichen wird", so Mobidiag-CEO Jaakko Pellosniemi. <table> <td width="120"></td><td><small> Neben Lippenherpes, Windpocken und Gürtelrose können Herpesviren auch schwerwiegende Infektionen des Zentralnervensystems wie etwa eine Gehirnentzündung (Enzephalitis) auslösen. Ohne geeignete Behandlung liegt die Sterblichkeitsrate für solche Infektionen bei bis zu 50 %. Je schneller der Krankheitserreger ausgemacht wird, desto besser sind die Heilungschancen. </small></td> </table> <% image name="Mobidiag_Product_Package" %><p> Mit den derzeit zur Verfügung stehenden Methoden ist die Virusidentifizierung nur in einem weitaus längerem Zeitraum möglich, sodass bei Verdacht auf eine schwerwiegende Viruserkrankung die entsprechende medikamentöse Behandlung vorsichtshalber schon vor Bekanntwerden der Testergebnisse begonnen wird. Schätzungen zufolge kommt es in den Industrieländern jährlich zu etwa 4 Mio solcher Behandlungen "auf Verdacht", wodurch für die Diagnostik und Therapie potenzieller Infektionen hohe Kosten entstehen. "Wir glauben, dass sich Microarrays aufgrund ihrer einfachen Handhabung, Zuverlässigkeit und Schnelligkeit im Bereich der Diagnostik schnell durchsetzen werden. Sie ermöglichen es Klinikern, sofort auf Hunderte von viralen und bakteriellen Erkrankungen zu testen. Und Mobidiag wird in dieser Entwicklung eine wichtige Rolle spielen", ist Pellosniemi überzeugt. Herpesviren: Microarray-Schnelltest von Mobidiag

March 11th

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."

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>

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.

"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

March 10th

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

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

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

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