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Kurznachrichten April 2008


Proteine: Der richtige Dreh gegen Fehlfaltung

Proteine sind die Arbeitspferde in der Zelle. Sie steuern wichtige Körperprozesse und fehlerhafte Proteine können zu Krankheiten wie Alzheimer und BSE führen. Die Faltung und Funktion der langen organischen Moleküle zu verstehen, kann langfristig zu neuen Diagnosen und Therapiemöglichkeiten führen. Im renommierten Fachmagazin PNAS stellen Prof. Ulrich Hansmann und sein Team am Forschungszentrum Jülich nun Computersimulationen vor, die aufzeigen, wie sich bestimmte Proteine bei ihrer Synthese vor Fehlfaltung schützen. Beim Zusammenbau des untersuchten Modellproteins CFr entsteht zunächst am Anfang eine lange, gerade Struktur namens beta-strand. Wie ein klebriger Faden fängt diese normalerweise freie Moleküle ein und das Protein würde zerstört werden, bevor es sich überhaupt gebildet hat. Der Trick, um dies zu verhindern, wurde nun in Jülich im Modell entdeckt: Der beta-strand wickelt sich auf und schließt sich an eine benachbarte Helix-Struktur an. Dort geparkt, schützt er sich selbst. Erst wenn das Protein sich komplett gebildet hat, entrollt sich das Segment wieder und verbindet sich mit dem komplementären Endstück zu einer stabilen Struktur, dem Beta-sheet. Das nun aufgezeigte Tarnmanöver ermöglicht erst die Bildung des fehlerfreien Proteins und ist ein Ansatz für die Entwicklung neuer biotechnologischer Verfahren.

Proteine_jpgDas langgestreckte Biomolekül (1) wickelt bei seiner Entstehung erst das blaue Ende auf, um es vor ungewollten Reaktionen zu schützen (2). Erst dann werden die restlichen Strukturen gebildet (3,4,5) und zuletzt das blaue Ende abgerollt und parallel zum roten Ende gelegt (6).
Copyright: Forschungszentrum Jülich


Anti-Wasserstoff: In die Falle gegangen

Elementarteilchen bewegen sich oft mit beinahe Lichtgeschwindigkeit. Für manche präzisen Messungen benötigt man jedoch Teilchen in Ruhe, zum Beispiel für die Vermessung des Anti-Wasserstoffes und seiner Energiezustände. In der Fachzeitschrift Physical Review Letter berichtete ein internationales Team am Europäischen Teilchenforschungszentrum CERN von einem neuen, vereinfachten Herstellungsprozess, um abgebremsten, sogenannten kalten Anti-Wasserstoff zu erzeugen. Die Kunst ist es, einerseits die schnellen, geladene Ausgangsteilchen einzufangen und zusammenzubringen und andererseits den reaktiven, elektrisch neutralen Anti-Wasserstoff lang genug für Messungen zu speichern. Dazu kombinierten die Forscher nun zwei elektronmagnetische Teilchenfallen mit komplementären Eigenschaften in ihrer Anlage namens ATRAP. Das Einfangen der Ausgangsteilchen - Anti-Protonen und Positronen ‑, das Zusammenführen und das Einfangen des Produktes Anti-Wasserstoff geschehen nun an ein und derselben Stelle, und nicht mehr an verschiedenen Orten. "Wir sind sehr froh, dass diese Methode nun nachweisbar klappt, vor allem da es ein paar theoretische Vorhersagen gab, die es für unmöglich hielten", sagt Walter Oelert vom Forschungszentrum Jülich. Seine Arbeitsgruppe hat das Teilsystem zum Anti-Wasserstoffeinfang entworfen, gebaut und in Betrieb genommen. Bis zum Herbst wollen die Wissenschaftler nun eingefangene Anti-Wasserstoff-Atome genau vermessen und deren Spektrum bestimmen. Daraus ließen sich die Unterschiede zwischen Materie und Anti-Materie besser bestimmen und vielleicht die Frage beantworten, warum es im Universum mehr Materie als Anti-Materie gibt.


Atomares Domino: Magnetische Momente kippen reihenweise

Immer mehr Daten auf immer kleinerem Raum unterzubringen, ist eine Voraussetzung für weitere Fortschritte in der Informationstechnologie. Einen magnetischen Effekt, der magnetische Schalter oder Logik-Elemente auf atomarer Größenskala denkbar werden lässt, hat nun der Theoretische Physiker Dr. Samir Lounis während seiner Promotion am Forschungszentrum Jülich entdeckt. Seine Computersimulationen zeigen: So genannte Nanodrähte aus Übergangsmetallen könnten sich für den Transport und die Speicherung magnetischer Information nutzen lassen. Dafür hat der Nachwuchsforscher den "ThyssenKrupp Electrical Steel Dissertationspreis 2008" für die beste Dissertation des Jahres 2006/2007 im Bereich Magnetismus erhalten. Der mit 1000 Euro dotierte Preis für "die Anerkennung herausragender Forschung im Rahmen einer Doktorarbeit und deren exzellente Vermittlung in Wort und Schrift" wurde im Rahmen der Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Berlin vergeben.

Lounis hat einen so genannten Domino-Effekt an Reihen einzelner Manganatome auf einer Nickeloberfläche entdeckt. Er fand heraus, dass die magnetische Konfiguration dieser Nanodrähte sich in Abhängigkeit von ihrer Länge unterscheidet. Verblüffend: Nur ein Atom mehr oder weniger bewirken einen drastischen Unterschied. Wenn die Zahl der Atome ungerade ist, richten sich die magnetischen Momente antiparallel aus, bei gerader Anzahl nehmen sie eine gekippte Kompromissposition zwischen parallel und antiparallel ein. Fügt man also an einem Ende des Nanodrahtes ein Atom zu oder entfernt eines, ändert man zugleich die magnetische Konfiguration des gesamten Clusters: Wie bei einer Reihe Dominosteine kippen die magnetischen Momente um. Hier endet aber auch die Analogie, denn der Effekt ist im Gegensatz zu umfallenden Dominosteinen vollkommen reversibel. Lounis entdeckte den quantenmechanischen Effekt, der über weite Strecken von mindestens 100 Atomen funktioniert, mit Hilfe einer Weiterentwicklung der Dichtefunktionaltheorie, und hofft nun auf eine baldige experimentelle Bestätigung.

IFF-1: Quanten-Theorie der Materialien


Domino_225x1000_jpgVergabe des "ThyssenKrupp Electrical Steel Dissertationspreis 2008" für die beste Dissertation des Jahres 2006/2007 im Bereich Magnetismus" in Berlin. Von links: Prof. Konrad Samwer, Universität Göttingen, Vizepräsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG, Dr. Samir Lounis, Forschungszentrum Jülich, Dr. Hans Huneus, ThyssenKrupp Electrical Steel GmbH, Prof. Eberhard Wassermann, Universität Duisburg-Essen, Vorsitzender der Arbeitsgruppe Magnetismus (AGM), die den Preis ausschreibt.
Copyright: Forschungszentrum Jülich

Dominoatome_jpgDie magnetischen Momente einer Reihe von Manganatomen (rot) richten sich auf einer Nickeloberfläche (blau) antiparallel aus, wenn Ihre Zahl ungerade ist, zum Beispiel 3 oder 9. Bei gerader Zahl, etwa 2 oder 10, kippen die magnetischen Momente in eine Kompromissstellung.
Copyright: Forschungszentrum Jülich


Herausragende Gutachter: Jülicher Wissenschaftler geehrt

Eine besondere Ehre wurde in diesem Jahr drei Jülicher Spitzenforschern zuteil. Die renommierte American Physical Society (APS) hat die Professoren Gerhard Gompper, Peter Grassberger, Siegfried Krewald mit dem Titel "Outstanding Referee" (engl. für hervorragender Gutachter) geehrt. Damit werden ihre Leistungen als Gutachter von Fachartikel für die Journale der APS gewürdigt. Sie haben einerseits die hohen Veröffentlichungsstandards der APS Journale sichergestellt und andererseits vielen Autoren geholfen die Qualität und Lesbarkeit ihrer Artikel zu steigern. Aus der langen Liste von 50 000 Gutachtern, die in den letzten 20 Jahren für APS gearbeitet haben, wurden bislang nur 534 Personen mit dem Titel "Outstanding Referee" ausgezeichnet.

Mehr Information von APS

Die Forschungsgebiete der drei Jülicher Geehrten:


Berufung: Pavarini erforscht "korrelierte Elektronensysteme"

Dr. Eva Pavarini wurde zur Universitätsprofessorin an der RWTH Aachen für das Fach Theoretische Physik ernannt. Gleichzeitig leitet sie am Forschungszentrum Jülich die Abteilung "Stark korrelierte Elektronensysteme". Die Physikerin untersucht mithilfe aufwendiger Computersimulationen Eigenschaften fester Materie, die erst durch das Zusammenspiel seiner Bestandteile entstehen, so genannte emergente Phänomene. Beispiele dafür sind die Hochtemperatursupraleitung oder der Kolossale Magnetwiderstand. Die Ursachen solcher Phänomene zu verstehen gehört zu den zentralen Herausforderungen der modernen Festkörperforschung. Wegen der starken Wechselwirkungen zwischen einer Vielzahl von Elektronen macht es bei solchen Stoffen keinen Sinn mehr, Elektronen als Ansammlung einzelner Teilchen zu betrachten. Derartige Vielteilchenprobleme lassen sich deshalb nur mit Hilfe der enormen Rechenleistung des Jülich Supercomputer Centres lösen. In ihrer neuen Position profitiert Pavarini nicht nur von den guten Forschungsbedingungen in Jülich, sondern freut sich auch auf den engen Kontakt mit dem wissenschaftlichen Nachwuchs durch ihre Lehrtätigkeit an der RWTH Aachen. Pavarini studierte Physik an der Universität Parma, Italien. Nach ihrer Promotion an der Universität Pavia, Italien, und Forschungsaufenthalten in der Schweiz, Deutschland und Italien war sie seit 2005 am Forschungszentrum im Rahmen des Jülicher Tenure-Track-Programmes beschäftigt.

Dr.EvaPavarini_jpgDr. Eva Pavarini
Copyright: Forschungszentrum Jülich


Jülicher Schülerlabor: Forschen wie die Profis

Unter dem Motto "Gerichtete Evolution" haben sich in den Osterferien Schüler aus Nordrheinwestfalen und Baden-Württemberg zum wissenschaftlichen Arbeiten im Schülerlabor des Forschungszentrums Jülich getroffen. Die Jugendlichen haben erforscht, wie sich das Erbgut von Mikroorganismen natürlicherweise den Umweltbedingungen anpasst und wie es mit Hilfe molekularbiologischer Techniken gezielt verändert werden kann. Die jungen Forscher haben dabei einerseits praktische Erfahrungen mit molekular- und mikrobiologischen Methoden gesammelt und andererseits in konkreter Projektarbeit ihre Fähigkeiten geschult. So wie erfahrene Wissenschaftler auch haben die Schüler am Ende der Projektwoche ihre Arbeiten dokumentiert, in Form einer kleinen Fachkonferenz souverän präsentiert und damit die ersten Schritte in der einer wissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweise getan.
Das Jülicher Schülerlabor JuLab bietet als außerschulischer Lernort für Schulklassen ganztägige Projektarbeit zu wissenschaftlichen Themen an. Daneben werden an Sonderterminen Seminare für Lehrer und interessierte Schüler veranstaltet.


Aktuelle Termine:

Auf dieser Seite finden Sie aktuelle Konferenzen und Veranstaltungen im und mit dem Forschungszentrum Jülich, unter anderem:


Hannover Messe

21. - 25. April, Messegelände Hannover

Materialien sind die Grundlagen zu vielfältigen Innovationen: Brennstoffzellen (Halle 13, G68), Wärmetauscher (Halle 2, C08), Mikrowellentechnik (Halle 2, C08). In Hannover stellt das Forschungszentrum Jülich und seine Partner zahlreiche neue Entwicklungen und Prototypen vor, die vor dem Sprung zur Marktreife stehen.

Website der Hannover Messe


Workshop: Computergestützte Biologie

19. - 21. Mai, Forschungszentrum Jülich, Auditorium
Mit dem Supercomputer lassen sich neue Einblicke in Zellen gewinnen: Proteine, DNS und andere Moleküle im Körper erfüllen komplexe Aufgaben. Mit Computersimulationen lassen sich ihre Arbeitsweisen verstehen. Experten aus Biologie, Physik und Informatik kommen nun in Jülich zusammen, um sich über die neusten Trends und Forschungsrichtungen auszutauschen.

weitere Informationen



Pressekontakt

Kosta Schinarakis
Wissenschaftsjournalist, Unternehmenskommunikation
Forschungszentrum Jülich
Telefon: Tel. 02461 61-4771
E-Mail: k.schinarakis@fz-juelich.de


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