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Kurznachrichten Januar 2011

Mit Supermikroskopen Krankheitserregern auf der Spur

Das Institute of Complex Systems des Forschungszentrums Jülich ist Partner im "Centre for Structural Systems Biology" (CSSB), das auf dem Campus des Deutschen Elektronen-Synchrotons DESY in Hamburg entsteht. Das neue Zentrum hat das Ziel, den Angriffen von Krankheitserregern atomgenau auf die Spur zu kommen. Bund uns Länder stellen für das Projekt unter der Ägide des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) rund 50 Millionen Euro bereit. Baubeginn soll 2012 sein.

Der Schwerpunkt des CSSB liegt in der Aufklärung von Vorgängen während einer Infektion. So soll auf molekularer Ebene untersucht werden, wie zum Beispiel Wechselwirkungen von Krankheitserregern mit ihren Wirten ablaufen. Dazu erhalten die Wissenschaftler auf dem DESY-Gelände Zugang zur weltweit besten Speicherring-Röntgenstrahlungsquelle PETRA III und zum weltweit einzigen Freien-Elektronen-Laser FLASH. Mit diesen „Supermikroskopen“ wollen sie die molekularen Grundlagen von Krankheiten mit extrem hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung analysieren. Das Jülicher Team wird aus einer Gruppe von bis zu acht Wissenschaftlern bestehen. Ihr Ziel ist es, die hoch aufgelöste dreidimensionale Struktur von biologisch und medizinisch relevanten Proteinen und Proteinkomplexen zu entschlüsseln.

Krankheitserreger sind winzig, haben jedoch erhebliche Auswirkungen auf den Menschen. Noch viel kleiner sind die Werkzeuge, mit denen uns die Keime infizieren: Das Wechselspiel von Molekülen auf ihrer Oberfläche verschafft den Erregern den Zutritt in unseren Körper. Strukturbiologen entschlüsseln diese Interaktionen auf atomarer Ebene und untersuchen dabei, wie Moleküle und Proteine in ihrer dreidimensionalen Struktur aufgebaut sind. So verstehen die Forscher nicht nur, wie Wechselwirkungen von Krankheitserregern mit ihren Wirten ablaufen. Sie finden auch Angriffspunkte für neue Wirkstoffe, Anti-Infektiva und Impfstoffe.

Systembiologen hingegen untersuchen komplette biologische Systeme wie Zellen oder Krankheitserreger in ihrer Gesamtheit. Im CSSB wird eine Brücke zwischen diesen beiden Disziplinen geschlagen. Biologen, Chemiker, Physiker, Mediziner, Systembiologen und Infektionsforscher erforschen gemeinsam die Wechselwirkung von Krankheitserregern mit ihren Wirtszellen.

Informationen zum Institut of Complex Systems

DESY

Erfolg für Wissenschaftler bei Erforschung von Peptiden

Dr. Michael Bachmann vom Forschungszentrum Jülich und Dr. Karsten Goede von der Universität Leipzig gelang gemeinsam mit weiteren Wissenschaftlern der Universitäten Leipzig und Lund ein Erfolg bei der Erforschung kleiner Eiweißmoleküle, der sogenannten Peptide. Ihr neues Wissen konnte das Team jetzt erstmals nutzen, um das Bindungsverhalten künftiger Designer-Peptide an Festkörperoberflächen vorherzusagen. Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten "Angewandte Chemie International Edition" veröffentlicht.

Die Wissenschaftler nutzten Computersimulationen auch am Jülicher Supercomputing Centre, um die Eiweißmoleküle zu erforschen. Angespornt von den in der Simulation deutlich hervortretenden und vorhergesagten Effekten, wurden neu entworfene Sequenzen dann auch synthetisiert und ihr Verhalten dem Realitätstest unterworfen. Darin zeigte sich, dass die Faltung und das Haftverhalten dieser Peptide ganz überwiegend von der genauen Position einer einzeln Aminosäure innerhalb der Sequenz abhängen. Die Forscher wollen jetzt diese Chance, Haftverhalten und Faltungseigenschaften von Eiweißen durch punktweise Mutationen vorhersagbar und relevant zu steuern, an weiteren Systemen erproben.

Kombinationen aus organischen oder biologischen Molekülen und anorganischen Oberflächen von Halbleitern oder Metallen wird eine glänzende Zukunft vorhergesagt. Das liegt daran, dass man die Vorteile aus zwei Welten zugleich nutzen kann, aus der Physik und der Biochemie. Zu den Visionen zählen hier intelligente Klebstoffe, die ihr Verhalten situationsgesteuert ändern; Prothesen, die langlebiger und im Körper besser verträglich sind als bisherige; Sensoren mit zuvor ungeahnter Empfindlichkeit, die sogar ein einzelnes Molekül nachweisen könnten; oder ein Verschmelzen von Elektronik und menschlichen Hirnfunktionen - zum Beispiel, wenn es darum geht, Blinden wieder zu einer Augenfunktion zu verhelfen oder Patienten mit einer Hirnschädigung ein Gedächtnis zurückzugeben. "Doch vor solchen Anwendungen kommen die systematische Untersuchung der Grundlagen und das Verständnis des kooperativen Zusammenwirkens organischer und anorganischer Materie", so Michael Bachmann, der derzeit eine Nachwuchsgruppe am Jülicher Institut für Festkörperforschung leitet.

Der Aufsatz im Internet:
Microscopic Mechanism of Specific Peptide Adhesion to Semiconductor Substrates
DOI: 10.1002/anie.201000984

Weiterführende Informationen zum Peter-Grünberg-Institut (früher Institut für Festkörperforschung)

Jülich Partner des Energielabors Rhein-Kreis Neuss

Das Forschungszentrum Jülich beteiligt sich am Energielabor des Rhein-Kreises Neuss. Im Januar wurde der erste Spatenstich für das Projekt gesetzt, das Möglichkeiten energieeffizienten Bauens aufzeigen soll. Neben Jülich und Neuss sind deshalb auch das Berufskolleg für Technik und Informatik Neuss-Hammfeld sowie die Kreishandwerkerschaft Niederrhein Partner des 760.000-Euro-Vorhabens.

Kompetenz in der Planung und fachlich geschultes Handwerk sind notwendig, um am Bau Maßnahmen zur Energieeinsparung und damit zum Klimaschutz umzusetzen. Das Energielabor soll Azubis, Handwerkern, Planern und Bauherren zeigen, wie Energie in Gebäuden effizient genutzt werden kann. Dazu entstehen in Neuss fünf garagengroße Gebäude, die den Dämmstandard unterschiedlicher Epochen im Wand-, Boden- und Dachaufbau demonstrieren. Ein weiteres Gebäude ist als Experimentierlabor mit 34 austauschbaren Fassadenelementen geplant.
Das Forschungszentrum Jülich ist gerade in der Anfangsphase gefragt: "Mit unserem Know-how in der Elektronikentwicklung und Messtechnik helfen wir die entsprechende Infrastruktur aufzubauen und dabei speziell die Messteuerung, Regelungstechnik sowie Datenerfassung des Energielabors", erläutert Dr. Stefan van Waasen, Leiter des Zentralinstituts für Elektronik. Später besteht der Jülicher Beitrag darin, die entsprechenden Programme bei Bedarf zu erweitern.

Das Jülicher Zentralinstitut für Elektronik

Aktuelle Termine

Auf Seite http://www.fz-juelich.de/termine finden Sie aktuelle Konferenzen und Veranstaltungen im und mit dem Forschungs­zentrum Jülich, unter anderem:

Schwerpunkt "smart energy"

8. – 10. Februar, Messe Essen

Die E-world energy & water, Messe der Energie- und Wasserwirtschaft, findet vom 8. bis 10. Februar 2011 zum elften Mal in der Messe Essen statt. Einen Schwerpunkt bildet das Thema "smart energy". Der Ausstellungsbereich thematisiert Energieeffizienz, erneuerbare Energien, Smart Metering und Elektromobilität.
Website E-world energy & water: E-World Energy & Water

Pressekontakt: Erhard Zeiss, Tel. 02461 61-1841, e.zeiss@fz-juelich.de


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