28.01.2010 von PaulWutz.

Heute im Kurzinterview: Herr Dr. Philipp Sandner, Geschäftsführer der Morgentau Solutions GmbH, zum Thema “Förderprogramm”.
 
Die Morgentau Solutions GmbH ist ein Spin-Off der LMU München mit Sitz in München, welches auf Software zur Steuerung von optischen Mikroskopsystemen spezialisiert ist.
 
Frage 1: Welche Erfahrungen haben Sie mit Förderprogrammen gemacht?
 
Vor meiner Unternehmerzeit war ich wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Innovationsforschung, Technologiemanagement und Entrepreneurship an der LMU München, wo ‘Förderprogramme’ insbesondere in Lehrveranstaltungen bereits ein wichtiges Thema waren. So konnte ich viele geförderte Projekte beobachten und bin zu dem Schluss gelangt, dass es einige wirklich gute Förderprogramme gibt. Besonders wichtig erschien mir dabei die Rolle der Hochschule; das heißt, wenn man von Seiten der Universität einen großen Willen zur Realisierung von Förderprogrammen besitzt, dann kommt das in erheblichem Umfang den zu gründenden Unternehmen zu Gute – eben dies ist der Fall an der LMU München, an der besonders viele EXIST-Förderungen laufen; darunter auch wir. Dazu gehört insbesondere das so genannte EXIST-Gründerstipendium.
 
Das EXIST-Programm ist ein wunderbares Programm für Leute, die an einer Universität studiert beziehungsweise gearbeitet haben und bei denen noch nicht mehr als fünf Jahre verstrichen sind seit der Zeit als Student oder wissenschaftlicher Mitarbeiter. Man muss einen entsprechenden Antrag stellen und dann können bis zu drei Personen bis zu einem Jahr gefördert werden – pro Kopf 2000 Euro bei Nichtpromovierten und 2500 Euro bei Promovierten sowie bis zu 17000 Euro an Sachmitteln und 5000 Euro an Coaching – für drei Personen kommt da bei 12 Monaten schon eine ordentliche Summe zusammen. Sicherlich ist das Programm nicht unkompliziert und auch nicht trivial zu bekommen, doch wird man keineswegs mit Regularien und Formalitäten überhauft; zudem wurden wir in punkto Bürokratie von unserer Hochschule sehr gut unterstützt. Auch in dieser Hinsicht ist das Programm also eine wirklich sinnvolle, staatliche Unterstützungsmaßnahme für Unternehmensgründungen. Resümierend ist festzuhalten: Das EXIST-Gründerstipendium ist eine rundum tolle Förderinitiative zur Anschubfinanzierung eines jungen Unternehmens, die ich nur weiterempfehlen kann.
 
Frage 2: Welche Ratschläge können Sie Jungunternehmern aus dem Hochschulbereich geben?
 
Das allerwichtigste ist die Kombination aus technischem und betriebswirtschaftlichem Wissen, weil viele Techniker den betriebswirtschaftlichen Teil einfach unterschätzen. Sicherlich geht es darum, ein exzellentes Produkt in Perfektion zu entwickeln, doch stets unter der Prämisse, es auch in einer vernünftigen Zeit an den Markt zu bringen. Für ersteres braucht man Techniker, Naturwissenschaftler oder Informatiker und für zweiteres Leute mit betriebswirtschaftlichem Denken, welche Zeit und Finanzen im Griff haben.
 
Entscheidend ist, möglichst schnell ein präsentierbares Produkt zu haben; die Strategie der Markteinführung ändert sich bei jungen Unternehmen oft genug, weshalb man für die erste Iteration nicht zu lange warten sollte.

Externer Link: www.morgentau-solutions.com

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27.01.2010 von PaulWutz.

Presseinformation der LMU München vom 22.01.2010

Enzym Rubisco soll Treibhausgas CO2 unschädlich machen

Kohlendioxid (CO2) gehört zu den wichtigsten Treibhausgasen und trägt wesentlich zum Klimawandel bei. Weltweit wird deshalb nach Wegen gesucht, den CO2-Ausstoß zu vermindern oder aber das Gas aus der Atmosphäre zu entfernen. Schützenhilfe könnte hier das Enzym Rubisco leisten, das mengenmäßig häufigste Protein der Erde. Rubisco ermöglicht die Photosynthese der Pflanzen und bestimmter Bakterien – und kann als einziges Enzym atmosphärisches CO2 für die Synthese anderer Verbindungen nutzen. Ein Forscherteam um Professor Roland Beckmann vom Genzentrum der LMU sowie Professor Ulrich Hartl und Dr. Manajit Hayer-Hartl vom Max-Planck-Institut für Biochemie konnte das aus 16 Untereinheiten bestehende Enzym nun erstmals im Labor nachbauen. Dabei wurde an der LMU die Strukturaufklärung des Assembly-Intermediats geleistet, wärhend die gesamte Biochemie, also der Zusammenbau und die biochemische Analyse, am MPI erfolgten. Nun soll das künstliche Rubisco so verändert werden, dass es CO2 sehr viel effizienter als sein natürliches Vorbild nutzen kann. (Nature online, 14. Januar 2009)

Kohlendioxid entsteht unter anderem, wenn fossile Brennstoffe verfeuert werden und trägt dann in der Atmosphäre zur globalen Erwärmung bei. Weltweit wird deshalb angestrengt nach Verfahren gesucht, die den CO2-Ausstoß vermindern. Denkbar ist etwa, das Kohlendioxid aus den Verbrennungsgasen abzuscheiden und zu deponieren – auch wenn noch unklar ist, wie dies langfristig und sicher möglich ist. „Alternativ könnte das Gas in der Atmosphäre gebunden und damit unschädlich gemacht werden“, sagt Beckmann. „Schützenhilfe könnte hier Rubisco leisten, das wichtigste Enzym der Photosynthese und vermutlich das mengenmäßig häufigste Protein der Erde.“

Von der Photosynthese hängen alle Organismen und das Leben selbst ab. Dabei gewinnen Pflanzen, Algen und manche Bakterien aus Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid den Energieträger Zucker sowie Sauerstoff. Ermöglicht wird dies durch das Enzym Rubisco, das in allen photosynthetisch aktiven Pflanzen und Bakterien atmosphärisches CO2 für den Aufbau von Zuckerverbindungen nutzt. Dabei wird Sauerstoff freigesetzt, mit dem Rubisco in einer fehlgeleiteten Reaktion ebenfalls eine Verbindung eingehen kann: Rubisco ist eines der wichtigsten Enzyme überhaupt, arbeitet aber denkbar ineffizient.

„Bislang konnte Rubisco nicht im Labor hergestellt werden, weil es so groß und komplex ist“, berichtet Beckmann. „Immerhin besteht das Enzym aus 16 Untereinheiten. Wir haben nun auf sogenannte Chaperone gesetzt, das sind Moleküle, die im Körper den korrekten Zusammenbau von Proteinen überwachen.“ Tatsächlich gelang mit Hilfe dieser molekularen Helfer der Durchbruch. Die Forscher konnten Rubisco in seiner komplexen dreidimensionalen Struktur synthetisieren. Sie erhielten ein funktionsfähiges System, dessen Arbeitsweise nun aber optimiert werden soll. „Ein verbessertes Rubisco würde bevorzugt mit Kohlendioxid, nicht aber mit Sauerstoff reagieren“, so Beckmann. „Damit könnte man das Wachstum von Pflanzen steigern und möglicherweise einen Beitrag zum Klimaschutz leisten.“ (suwe)

Publikation:
„Coupled chaperone action in folding and assembly of hexadecameric Rubisco”,
C. Liu, A. L. Young, A. Starling-Windhof, A. Bracher, S. Saschenbrecker, B. Vasudeva Rao, K. Vasudeva Rao, O. Berninghausen, T. Mielke, F. U. Hartl, R. Beckmann and M. Hayer-Hartl,
DOI: 10.1038/nature08651
Nature online, 14. Januar 2010

Externer Link: www.uni-muenchen.de

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25.01.2010 von PaulWutz.

Presseinformation des KIT (Karlsruher Institut für Technologie) vom 20.01.2010

KIT-Wissenschaftler untersucht Rhythmusgen im Zebrafisch

Ein lichtempfindliches Modul in einem Rhythmusgen ermöglicht Wirbeltieren, ihre inneren 24-Stunden-Uhren an den Wechsel von Tag und Nacht anzupassen. Zu diesem Ergebnis kam der KIT-Forscher Nicholas S. Foulkes, der die lichtgesteuerte Genexpression im Zebrafisch untersuchte.
 
Fast alle Lebewesen, vom Einzeller bis zum Säugetier, verfügen über innere Uhren, die wichtige biologische Prozesse rhythmisch steuern. Diese Rhythmen sind genetisch festgelegt, können aber von äußeren Faktoren beeinflusst werden. So nutzen die meisten Tierarten Licht als Signal, um ihre „circadianen“, das heißt etwa 24-stündigen Rhythmen, an den Tag-Nacht-Wechsel ihrer Umwelt anzupassen. Wie genau dies vonstattengeht, haben Wissenschaftler um Professor Nicholas S. Foulkes vom Institut für Toxikologie und Genetik des KIT untersucht. Ihre Ergebnisse sind in der Open-Access-Zeitschrift „PLoS Biology“ publiziert.
 
Um die circadianen Uhren bei Wirbeltieren zu untersuchen, greift Foulkes auf den Zebrafisch als Modellorganismus zurück. Für die Untersuchung werden Gewebezellen des Zebrafisches dem Licht ausgesetzt. Das führt dazu, dass die Zellen ihre inneren Uhren synchronisieren und schließlich alle im selben Takt schlagen. Licht führt in den meisten Zelltypen des Zebrafischs die Expression einer Reihe von Genen herbei; unter ihnen sind bestimmte Uhrengene. Um den Schlüsselvorgang aufzuklären, der Licht und Genexpression verbindet, konzentrierten sich die Forscher um Foulkes auf das Uhrengen „period2“ des Zebrafischs. Innerhalb des genetischen Regulationsbereichs, des so genannten Promoters, identifizierten die Wissenschaftler ein lichtempfindliches Modul (LRM – Light Responsive Module), das allein für die lichtgesteuerte Genexpression erforderlich ist. Interessanterweise ist dieses Modul auch in den period2-Genen weiterer Wirbeltiere, die nur sehr begrenzt über lichtempfindliche Gewebe verfügen, in hohem Maße erhalten. Überdies kann das menschliche LRM das Zebrafisch-LRM ersetzen und dessen Funktion übernehmen.
 
Das LRM enthält Verstärkersequenzen, so genannte Enhancer, die für seine Funktion wesentlich sind. Einer dieser Verstärker ist Ziel der Uhreneinstellung; ein anderer regelt die lichtgesteuerte Gen-expression. Die Erkenntnisse der Forscher um Nicholas S. Foulkes erweitern das Verständnis der lichtgesteuerten Synchronisation innerer Uhren sowie der Entwicklung der lichtgesteuerten Expression von Uhrengenen in Wirbeltieren. (or/rl)

Publikation:
Gad Vatine, Daniela Vallone, Lior Appelbaum, Philipp Mracek, Zohar Ben-Moshe, Kajori Lahiri, Yoav Gothilf, Nicholas S. Foulkes: Light Directs Zebrafish period2 Expression via Conserved D and E Boxes. PLoS Biology, Volume 7, Issue 10, e1000223

Externer Link: www.kit.edu

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22.01.2010 von PaulWutz.

Pressemitteilung der Universität Regensburg vom 21.01.2010

Wissenschaftler aus Regensburg und München publizieren in der renommierten Zeitschrift “Nature”

Alle lebenden Zellen tragen die fadenförmige Erbsubstanz DNA, die aus Tausenden von Genen besteht. Seit Längerem ist bekannt, wie Gene kopiert werden und dabei Bauanleitungen für Proteine, die Funktionsträger der Zelle, entstehen. Unklar war aber, wie die winzige „Kopiermaschine“ RNA-Polymerase II den Beginn eines Gens findet. Bahnbrechende strukturelle Arbeiten der Arbeitsgruppe von Prof. Patrick Cramer vom Genzentrum in München identifizierten neue Strukturen im so genannten Transkriptionsfaktor B. Ein Transkriptionsfaktor ist in der Molekularbiologie ein Protein, das für den Einsatz der RNA-Polymerase bei der Gen-Transkription von großer Bedeutung ist. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Michael Thomm vom Institut für Biochemie, Genetik und Mikrobiologie der Universität Regensburg wurde dann mit Hilfe des einfacheren Transkriptionssystems von Archaeen (einzellige Organismen) entschlüsselt, wie die RNA-Polymerase den Kopiervorgang am Beginn eines Gens mit Hilfe des Transkriptionsfaktors B startet . Aufbauend auf diesen Ergebnissen können nun die molekularen Schalter untersucht werden, die Gene gezielt aktivieren – und so die Entwicklung und den Erhalt eines Organismus steuern.

Lebende Organismen sind für ihre Entwicklung darauf angewiesen, dass die DNA als Trägerin der Erbinformation für die Biosynthese von Proteinen und RNA – eine dem Erbmolekül verwandte Nukleinsäure – „gelesen“ werden kann. „Die DNA ist nur ein Speichermedium und für sich genommen eher langweilig“, sagt Prof. Cramer. „Die Gene sind eigentlich stumm. Sie müssen zum Sprechen gebracht werden.“ Das ermöglicht ein Kopiervorgang, die Transkription durch RNA-Polymerase II, kurz Pol II. Dieser Enzymkomplex kopiert Gene und übersetzt sie in RNA. Dabei entsteht der Botenstoff mRNA, der die genetische Information aus dem Zellkern trägt, sodass sie in das entsprechende Protein umgesetzt werden kann.

Wie Pol II ein Gen kopiert, ist seit Längerem bekannt. Unklar war aber, wie das Enzym den Beginn eines Gens findet und die Startstelle des Kopiervorgangs festlegt. Dies konnte nun von den beiden Arbeitsgruppen in Regensburg und München arbeitsteilig geklärt werden. Den Forschern am Münchner Genzentrum unter der Leitung von Prof. Cramer gelang es zunächst zu zeigen, wie die dreidimensionale molekulare Struktur der Polymerase in Verbindung mit dem Transkriptionsfaktor B aussieht. Methodische Grundlage der Studien war die extrem aufwändige Röntgenstrukturanalyse. Dabei müssen große Mengen des gesuchten Moleküls oder Molekülkomplexes als Kristall gezüchtet werden. Dessen regelmäßige Gitterstruktur kann intensive Röntgenstrahlung in ein charakteristisches Muster beugen – was rechnergestützt die molekulare Struktur des Moleküls oder des Komplexes ableiten lässt. Diese Methode wurde auch bei den Arbeiten zur Aufklärung der Proteinfabriken eingesetzt, die im letzten Jahr mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurden.

Über die Strukturanalysen der Münchner Wissenschaftler konnten neue Elemente im Transkriptionsfaktor B identifiziert werden, die wiederum von den Regensburger Forschern gezielt verändert wurden. Die Regensburger Arbeitsgruppe nutzte dabei für ihre Laboruntersuchungen den archaeellen einzelligen Organismus Pyrococcus furiosus. Die Transkriptionsmaschinerie dieses Organismus ist ein gutes Modell für die komplexeren Vorgänge in höheren Zellen. Ein großer Vorteil von Pyrococcus furiosus ist, dass Prof. Thomm und seine Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am Archaeenzentrum der Universität Regensburg dessen RNA-Polymerase gewissermaßen vollständig nachbauen konnten. Einzelne Untereinheiten der RNA-Polymerase konnten so verändert oder gar weggelassen werden, wodurch die Regensburger Forscher Rückschlüsse über die Aufgaben einzelner Bereiche der RNA-Polymerase zogen.

Darüber hinaus konnten die Regensburger Wissenschaftler auf diese Weise den neu entdeckten Elementen im Transkriptionsfaktor B bestimmte Aufgaben zuweisen. Ein Teil des Transkriptionsfaktors B hilft demnach bei der Öffnung der DNA-Doppelhelix, was die Startstelle zugänglich macht. Danach wird die geöffnete DNA durch den Polymerase-B-Komplex gescannt, um die Startstelle zu finden und die Transkription zu beginnen. Für das Scannen ist ein weiterer separater Teil des Transkriptionsfaktors B nötig. Dieser liest auf der Suche nach dem Start-Signal den vorbeilaufenden DNA-Faden wie ein Lesekopf in einem Tonbandgerät.

Die Ergebnisse der beiden Arbeitsgruppen in Regensburg und München fügen sich zu einem Modell für den Ablauf der sehr komplizierten Transkriptions-Initiation in sechs Schritten zusammen. Sie liefern aber auch denkbare Szenarien zur Funktion molekularer Schalter, die Gene bei Bedarf aktivieren oder unterdrücken. Gerade die Aussicht, eines Tages zu verstehen, wie Gene angeschaltet werden, wenn Sie im Organismus gebraucht werden, macht die Arbeit zu einem Meilenstein in einem aktuellen Forschungsfeld. Die Laboranalysen sind zudem ein herausragendes Beispiel dafür, dass die archaeelle Transkriptionsmaschinerie als Modell zum besseren Verständnis der molekularen Abläufe in höheren Zellen herangezogen werden kann.

Publikation:
“RNA polymerase II-TFIIB structure and mechanism of transcription initiation.”
Dirk Kostrewa*, Mirijam Zeller*, Karim-Jean Armache*, Martin Seizl, Kristin Leike, Michael Thomm and Patrick Cramer
*Trugen in gleicher Weise zu der Arbeit bei
Nature (2009) 462, 323-330
Doi:10.1038/nature08548

Externer Link: www.uni-regensburg.de

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20.01.2010 von PaulWutz.

Pressemitteilung der TU München vom 19.01.2010

Echtzeitmessung von einzelnen Molekülen in einem biologischen Schlüsselprozess

Damit Eiweiße in unserem Körper ihren Dienst tun können, müssen sie sich zu einer genau definierten, dreidimensionalen Struktur zusammenfalten. Funktioniert diese Faltung nicht, kann dies schwere Erkrankungen zur Folge haben. Wie die Proteine in ihre dreidimensionale Form gelangen ist eine der wichtigsten Fragen der Biowissenschaften und der Medizin. Viele Details dieses Prozesses sind jedoch noch ungeklärt. Biophysiker der Technischen Universität München (TUM) haben nun eine Methode entwickelt, mit der sie die Proteinfaltung am Beispiel eines Reißverschluss-ähnlichen Eiweißes in bisher nie erreichtem Detailgrad beschreiben können. In der aktuellen Ausgabe der Proceedings of the National Academy of Sciences (USA) berichten sie über ihre Ergebnisse.

Fehlfunktionen in der Proteinfaltung spielen eine entscheidende Rolle bei vielen schweren Krankheiten, darunter Diabetes, Krebs, Mukoviszidose, Prionenerkrankungen und Alzheimer. Ein besseres Verständnis des Faltungsprozesses ist wichtig, um die Kette der Ereignisse von der DNA-Kodierung bis zur biologischen Funktion zu verstehen. Darauf aufbauend könnten dann gezielt wirksame Medikamente entwickelt werden. Viele vorangegangene Studien – einschließlich Experimenten der selben Arbeitsgruppe mit Rasterkraftmikroskopie – haben versucht, die Energieschwellen zu charakterisieren, die zwischen dem ungefaltetem und gefaltetem Zustand eines Proteins bestehen. Detaillierte Beobachtungen des sehr schnellen Übergangs von einem Zustand in den anderen waren aber bisher kaum möglich. Die aktuellen Ergebnisse öffnen nun die Tür zu höher auflösenden, direkten Messungen.

Das publizierte Experiment ist das neueste in einer langen Serie von biophysikalischen Experimenten mit einzelnen Molekülen die von Professor Matthias Rief und seinen Kollegen im Physik-Department der TUM durchgeführt wurden. Die Ko-Autoren Christof Gebhardt und Thomas Bornschlögl sind Mitarbeiter in Riefs Labor; Gebhardt ist außerdem Mitarbeiter im Exzellenzcluster Munich Center for Integrated Protein Science.

Als Modell für die Echtzeitstudie der Proteinfaltung wählten die TUM Wissenschaftler einen aus Hefe isolierten so genannten Leucin-Zipper. Er hat eine – für ein Protein – relativ einfache Struktur und einen Faltungsvorgang ähnlich dem eines Reißverschlusses. „Man stelle sich zwei parallele Ketten von Aminosäuren vor, unten zusammengeschlossen, oben offen,“ erläutert Matthias Rief. „Wie bei einem Reißverschluss lagern sich dann die beiden offenen Enden zusammen.“

Die Forscher erweiterten diese Struktur so dass sie unabhängige Messungen am oberen, unteren und mittleren Teil des Reißverschlusses machen konnten. Die freien Enden am oberen Teil hielten sie mit Griffen aus doppelsträngiger DNA fest. Die DNA-Griffe wiederum waren an kleine Perlen gebunden, die die Forscher direkt mit einer “optischen Pinzette” manipulieren konnten. Dieses Werkzeug basiert auf der Fähigkeit eines Laserstrahls mit einem speziellen Profil, Objekte im Nanobereich festhalten zu können. Ein Ende des Proteinmoleküls wurde so fixiert. Das andere stand zwar unter Spannung, hatte aber so viel Bewegungsfreiheit, dass die Faltungsdynamik direkt und in Echtzeit gemessen werden konnte. Dieser Aufbau ermöglichte Messungen mit hoher Auflösung, in der Distanz sowie in der Zeit. “Wir können tausende von Zwischenstufen vermessen und erstmals nicht nur Anfangs- und Endzustand anschauen sondern auch die Berge dazwischen,” fasst Rief die Ergebnisse zusammen.

Original-Publikation:
Full distance resolved folding energy landscape of one single protein molecule,
J. Christof M. Gebhart, Thomas Bornschlögl, and Matthias Rief,
PNAS Early Edition for the week of Jan. 18, 2010.

Externer Link: www.tu-muenchen.de

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