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Kurznachrichten Oktober 2018

Fluoreszenzproteine als "Licht-gesteuerte Antibiotika"

Forschern aus Jülich und Düsseldorf ist es gemeinsam mit Wissenschaftlern der Universitat Ramon Llull (Barcelona) und der Universidad Nacional de La Plata (La Plata) gelungen, fluoreszierende Proteine zu identifizieren, die durch eine Licht-induzierte Reaktion antibiotisch wirksam sind. Die leuchtenden Eiweißmoleküle sind Varianten der Flavin-bindenden LOV-Proteine. Sie wurden ursprünglich entwickelt, um sie als sogenannte "Reportermoleküle" in Zellen einzubringen: So lassen sich biologische Prozesse in lebenden Zellen beobachten und analysieren. Nun konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen, dass einige Vertreter dieser Proteinfamilie auch günstige Eigenschaften für neue biomedizinische Anwendungen aufweisen.

Angesichts einer steigenden Anzahl multiresistenter Krankheitserreger ist es wichtig, neue Antibiotika und Therapieformen zu entwickeln. Ein Beispiel ist die "antimikrobielle photodynamische Inaktivierung" (aPDI). Dabei werden Bakterien schnell und effizient abgetötet: Mittels Lichtenergie wird in der Zelle ein Prozess in Gang gesetzt, bei dem hochreaktive zelltoxische Sauerstoffspezies (sog. reactive oxygen species, ROS) entstehen. Im Gegensatz zur Behandlung von Krankheitserregern mit konventionellen Antibiotika weist diese Anwendung sogenannter Photosensitizer einige Vorteile auf: Die giftigen ROS wechselwirken in kürzester Zeit mit verschiedenen Bestandteilen der bakteriellen Zelle, etwa der Zellmembran oder der DNA, wodurch eine Vielzahl verschiedener Bakterien einschließlich multiresistenter Krankheitskeime abgetötet werden. Gleichzeitig vermindern die hohe Reaktivität und die damit verbundene kurze Lebenszeit der ROS die Entstehung neuer resistenter Keime. Die Wirkung von Photosensitizern ist aufgrund der genannten Eigenschaften jedoch häufig unspezifisch.

Die Forscher wiesen nun nach, dass Flavin-bindende Fluoreszenzproteine als genetisch kodierte Photosensitizer eingesetzt werden können. Durch die Expression der entsprechenden Gene in Escherichia coli konnten diese Bakterien selektiv und sehr effektiv inaktiviert werden, wenn man sie kurz blauem Licht aussetzte. Mithilfe molekulargenetischer Methoden können die Photosensitizer-Proteine in Zukunft an Bindeproteine wie etwa Antikörper fusioniert werden, wodurch diese zu speziesspezifischen Licht-gesteuerten Antibiotika weiterentwickelt werden könnten.

Originalveröffentlichung:
Stephan Endres, Marcus Wingen, Joaquim Torra, Rubén Ruiz-González, Tino Polen, Gabriela Bosio, Nora Lisa Bitzenhofer, Fabienne Hilgers, Thomas Gensch, Santi Nonell, Karl-Erich Jaeger & Thomas Drepper. An optogenetic toolbox of LOV-based photosensitizers for light-driven killing of bacteria. (2018) Scientific Reports 8:15021, DOI:10.1038/s41598-018-33291

Institut für Molekulare Enzymtechnologie (IMET)

Institut für Bio-und Geowissenschaften, Bereich Biotechnologie (IBG-1)

Institute of Complex Systems, Bereich Zelluläre Biophysik (ICS-4)

Pressemitteilung "Fluoreszierende Proteine in neuen Farben" (24. 2. 2017)

Neues Projekt erforscht System Wurzel-Boden

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert mit sechs Millionen Euro ein neues Schwerpunktprogramm zur Erforschung der Rhizosphäre – des Raums im Boden, der unmittelbar durch eine lebende Wurzel beeinflusst wird. Das interdisziplinäre Konsortium hat die Aufgabe aufzuklären, welche Bedeutung die Wechselwirkungen zwischen Wurzel und Boden für Wasser- und Stoffkreisläufe in der Umwelt haben. Daran beteiligt sind auch die Jülicher Institute für Pflanzenwissenschaften und für Agrosphärenforschung. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen belegen, dass die Rhizosphäre ein selbstorganisiertes System ist, das von sich aus Stabilität gegenüber Störungen entwickeln kann. Auch wenn Rhizosphären-Prozesse auf sehr kleinen Skalen stattfinden, sind ihre Effekte für ein großes globales Thema von essenzieller Bedeutung: In der Rhizosphäre versorgt sich die Pflanze nicht nur selbst, sie trägt auch beträchtliche Mengen des in den Blättern assimilierten Kohlenstoffs in den Boden ein. Der dient dort als Energiequelle für mikrobielle Aktivität und Wachstum und kann damit Treibhausgase binden.

Die Jülicher Pflanzenforscher Dr. Robert Koller und Prof. Michelle Watt untersuchen in dem Projekt in enger Kooperation mit Prof. Claudia Knief von der Universität Bonn, wie sich Kohlenstoff räumlich und zeitlich in der Pflanzenwurzel, im angrenzenden Boden und in den dort lebenden Mikroorganismen verteilt. Dabei kommen bildgebende Verfahren wie Magnetresonanztomographie (MRT) und Positronenemissionstomographie (PET) zum Einsatz, die beide aus der Medizin bekannt sind. Mit den Verfahren werden die Wurzelentwicklung im Boden und die Verteilung des assimilierten Kohlenstoffs in der Wurzel dokumentiert.

Die Jülicher Bodenforscherin Prof. Andrea Schnepf und Prof. Rainer Helmig von der Universität Stuttgart modellieren in ihrem Teilprojekt die dynamische Entwicklung der Wurzelarchitektur und der gesamten Rhizosphäre. Dabei interessiert sie unter anderem, wie stabil die dabei entstehenden Muster sind und was sie im Hinblick auf Ressourcenaufnahme oder die Widerstandskraft gegenüber Stress bedeuten. Ein Ziel der Forscher ist es herauszufinden, wo und wann die elementaren Prozesse in der Rhizosphäre stattfinden, wie zum Beispiel Nährstoff- und Ressourcentransporte, aber auch die Kommunikation zwischen Pflanze und Mikroorganismen.

Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Pflanzenwissenschaften (IBG-2)

Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Agrosphäre (IBG-3)

Jülicher Bodenforschung ist Partner von "Cosmic Sense"

Das Jülicher Institut für Agrosphärenforschung ist Partner der neuen Forschungsgruppe "Cosmic Sense", die die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) in den kommenden drei Jahren fördert. Unter dem Titel "Large-Scale and High-Resolution Mapping of Soil Moisture on Field and Catchment Scales – Boosted by Cosmic-Ray Neutrons" wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen, wie und wo sich Böden nach einem Niederschlag von neuem befeuchten und danach wieder austrocken. Ziel des Projekts ist es, die Bodenfeuchte, also das im Boden momentan gespeicherte Wasser, auch auf größeren Flächen messen zu können. Dies lässt sich besonders gut mithilfe der kosmischen Höhenstrahlung sondieren, die hochenergetische Teilchen aus dem All erzeugen und auf die Wasser eine besondere Wirkung hat. Die Forscher nutzen dazu "Cosmic-Ray Neutron Sensing" (CRNS): Das physikalisch basierte, nicht invasive Verfahren zur großflächigen Messung der Bodenfeuchte arbeitet mit Neutronendetektoren.

Durch die geplanten Arbeiten sollen nicht nur allgemeine Prozesse des Wasserkreislaufs besser verstanden werden, etwa die Bildung neuen Grundwassers. Die Forschenden wollen auch Modelle testen, die grundsätzliche Erkenntnisse zur Verteilung von Wasser zwischen Atmosphäre, Boden, Grundwasser und Flüssen liefern. Damit sollten zuverlässigere Aussagen über die hydrologischen Auswirkungen von zukünftiger Landnutzung und des Klimawandels möglich werden.

Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Agrosphäre (IBG-3)

Start frei für neues "Helmholtz International Lab"

Das Projekt "Impact of Atmospheric Aerosols on Human Health (AeroHEALTH)” des Helmholtz Zentrums München und des Forschungszentrums Jülich ist eines von drei Vorhaben, die die Helmholtz-Gemeinschaft in ihrem neuen Programm "Helmholtz International Labs" fördert. Mit den Labs sollen Kooperationen der Helmholtz-Zentren mit renommierten Forschungseinrichtungen im Ausland neu geschlossen oder ausgebaut werden.

Partner der Münchner und Jülicher Forscher bei AeroHEALTH ist das Weizmann Institute in Rehovot/Israel. Gemeinsam wollen die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler das komplexe Wechselspiel atmosphärischer Luftschadstoffe und ihren Einfluss auf die menschliche Gesundheit erforschen. Luftverschmutzung ist eines der größten Gesundheitsrisiken aus unserer Umwelt. Mehr als 90 Prozent der Weltbevölkerung leben an Orten, wo die WHO-Leitlinien zur Luftreinhaltung nicht eingehalten werden. Dennoch gibt es eine enorme Wissenslücke zu den Ursachen und zugrundeliegenden Mechanismen der Gesundheitseffekte. Es liegen zu wenige Daten vor, um Belastungen realitätsnah einschätzen und Maßnahmen zu ihrer Verringerung treffen zu können.

Die neuen "Helmholtz International Labs" werden für die Dauer von zunächst fünf Jahren mit jeweils bis zu 300.000 Euro jährlich gefördert. Hinzu kommt ein entsprechender Anteil der beteiligten Zentren sowie des ausländischen Partners.

Pressemitteilung der Helmholtz-Gemeinschaft:
Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Troposphäre (IEK-8)

Verbesserte Solarzellen für "grüne" Elektromobilität

Mit einer Kickoff-Veranstaltung in Emmerthal (Niedersachsen) ging Anfang Oktober das Projekt STREET ("Einsatz von hocheffizienten Solarzellen in elektrisch betriebenen Nutzfahrzeugen") an den Start. Dabei entwickeln das Jülicher Institut für Photovoltaik und StreetScooter, Hersteller von Elektroautos, in Zusammenarbeit mit anderen Forschungseinrichtungen und Unternehmen hocheffiziente Solarmodule für den Einsatz auf und an Elektrofahrzeugen. Mit den Modulen sollen die Reichweite und die Lebensdauer der Batterie erhöht werden.

Der Part der Jülicher Forscher ist es, verbesserte Schichten für Siliziumsolarzellen zu entwickeln, um deren Wirkungsgrad zu erhöhen. Die Solarzellen werden anschließend in Solarmodulen auf Fahrzeugen von StreetScooter getestet. Mitarbeiter des Instituts erstellen aus den Ergebnissen der Testfahrten Ertragsprognosen für die Fahrzeuge. Angestrebt wird, mehr als 20 Prozent des Stromverbrauchs im Jahr durch die Solarmodule zu decken. Damit würde Elektromobilität noch umweltfreundlicher.

STREET ist auf drei Jahre angelegt und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit rund 4,7 Millionen Euro im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung gefördert. Neben dem Institut für Photovoltaik sind drei weitere Forschungseinrichtungen (Helmholtz Zentrum Berlin, Institut für Solarenergieforschung Emmerthal, Institut für Materialien und Bauelemente der Elektronik an der Leibniz-Universität Hannover) sowie neben StreetScooter die Industrieunternehmen Continental, a2-Solar und Meyer Burger beteiligt.

Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Photovoltaik (IEK-5)

Richtfest in Garching

„Am Heinz Maier-Leibnitz Zentrum (MLZ) in Garching, an dem das Forschungszentrum Jülich beteiligt ist, wurde jüngst Richtfest gefeiert: An der der weltweit vielseitigsten Neutronen-Quelle FRM II der Technischen Universität München (TUM) entstehen zwei Erweiterungsbauten mit insgesamt 4550 Quadratmetern Nutzfläche für Labors, Büros und Werkstätten. Im kommenden Jahr sollen die neuen Gebäude fertig werden.

Forschung mit Neutronen ist eine zentrale Technologie für viele Wissenschaftsbereiche, von der Physik über die Chemie und die Biologie bis zu den Geo-, Ingenieur- oder Materialwissenschaften. Ab 2020 wird der FRM II die einzige Hochflussneutronenquelle für Forschungszwecke in Deutschland sein.

Weitere Informationen auf der Webseite des Jülich Center für Neutron Science (JCNS)

Preise und Auszeichnungen

Außergewöhnliche Auszeichnung für Martin Winter

Die taiwanische Cheng-Kung-Nationaluniversität (NCKU) zeichnete Ende September Prof. Martin Winter für seine herausragenden und wegweisenden akademischen Leistungen im Bereich der Batterieforschung als Ehrenprofessor aus. Die Universität würdigte den Gründungsdirektor des Helmholtz-Instituts Münster (HI MS), einer Außenstelle des Forschungszentrums Jülich, in einer Feierstunde in Tainan im Südwesten der Insel. Der Titel "Honorary Chair Professor" drückt nach den Worten von Prof. Tungyang Chen, Vizepräsident der NCKU, in Taiwan eine besonders seltene Anerkennung aus, die nur sehr wenigen ausgewählten Personen zuteilwird. So wurde zum Beispiel Chemie-Nobelpreisträger Prof. Akira Suzuki 2016 damit geehrt.

Darüber hinaus nahm Prof. Jow-Lay Huang, Direktor des an der NCKU neu gegründeten "Hierarchical Green-Energy Materials Research Center" (Hi-GEM), den Batterieforscher in dessen Wissenschaftlichen Beirat auf. Das Hi-GEM ist ein multidisziplinäres Forschungszentrum mit Fokus auf Materialien für "grüne" Energien, zu dessen Mitgliedern 29 Professoren, mehrere Postdoktoranden und viele Doktoranden aus den Bereichen Materialwissenschaften, Chemieingenieurwesen, Elektrotechnik, Physik, Optoelektronik und Industriedesign gehören. Das Hi-GEM wird vom taiwanesischen Bildungsministerium (MOE) und dem taiwanesischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie (MOST) co-finanziert.

Institut für Energie- und Klimaforschung, Helmholtz-Institut Münster: Ionics in Energy Storage (IEK-12)

Batterieforschungszentrum MEET der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU)

Ulrich Schurr neues Mitglied der ZKBS

Prof. Ulrich Schurr, Direktor des Jülicher Instituts für Pflanzenwissenschaften, wurde in die Zentrale Kommission für die Biologische Sicherheit (ZKBS) für den Bereich Landwirtschaft berufen. Die ZKBS ist ein ehrenamtlich tätiges Expertengremium, das gentechnisch veränderte Organismen auf mögliche Risiken für den Menschen, Tiere und die Umwelt prüft und Stellungnahmen dazu abgibt.

Webseite der ZKBS

Institut für Bio- und Geowissenschaften, Bereich Pflanzenwissenschaften (IBG-2)

Ulf-G. Meißner Ehrendoktor der TSU

Prof. Ulf-G.Meißner, Direktor des Instituts für Kernphysik, Bereich Theorie der starken Wechselwirkung, hat die Ehrendoktorwürde der Staatlichen Iwane-Dschawachischwili-Universität Tiflis (TSU) erhalten. Die größte Universität Georgiens und des gesamten Kaukasus würdigt damit seine Verdienste in der Ausbildung, der wissenschaftlichen Zusammenarbeit und der Internationalisierung der TSU.

Institut für Kernphysik, Bereich Theorie der starken Wechselwirkung (IKP-3/IAS-4)

Nachwuchsforscher gewinnt "Young Investigators Award"

Dr. Benedikt Sabass vom Institute of Complex Systems, Bereich Theorie der Weichen Materie und Biophysik, hat im September auf dem Biennial Meeting 2018 der Deutschen Gesellschaft für Biophysik in Düsseldorf einen von zwei Young Investigators Awards gewonnen. Sein Vortrag über Forschungen zum Verständnis der Mikromechanik von Bakterien, insbesondere zu Kräften, die im Zellsubstrat entstehen, wurde mit einem Preisgeld sowie Mitteln für einen Forschungsaufenthalt am Lehrstuhl für molekulare physikalische Chemie an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf prämiert.

Weiterführende Informationen zur Young Investigators Group von Dr. Benedikt Sabass

Institute of Complex Systems, Bereich Theorie der Weichen Materie und Biophysik (ICS-2 / IAS-2)

Silber für Dominik Daferner

Kälte- und Klimatechniker Dominik Daferner ist bei den EuroSkills, der Europameisterschaft der Berufe, in Budapest Vize-Europameister im Bereich "Refrigeration and Air Conditioning" geworden. Der 23-Jährige aus Titz-Hasselsweiler machte seine Ausbildung zum Mechatroniker für Kältetechnik am Forschungszentrum Jülich und bereitet sich gegenwärtig am Informationszentrum für Kälte-, Klima- und Energietechnik (IKKE) in Duisburg auf seine Meisterprüfung als Kälteanlagenbauer vor.

Pressemitteilung "Medaillenregen für Deutschland bei EM der Berufe" von WorldSkills Germany

Zentrale Berufsausbildung des Forschungszentrums Jülich

Mediathek

Neue "effzett" mit Schwerpunkt Alzheimer

Die Alzheimersche Demenz ist Schwerpunktthema der aktuellen Ausgabe des Jülicher Forschungsmagazins "effzett" (2 /2018). Autorin Brigitte Stahl-Busse beschreibt den gegenwärtigen Stand der Forschung und der Medikamentenentwicklung. Dabei zeigt sie eindrücklich, was die Krankheit für Betroffene und ihre Angehörigen bedeutet. Weitere Themen sind die Forschung an Ionenkanälen, neue Computermodelle der Stabilität von Atomkernen sowie sichere Fluchtwege für Menschen mit Behinderung.

Digitale Ausgabe der effzett

"effzett" zum Download

Aktuelle Termine:

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

Vortragsreihe "Food and Nutrition Security"

Eine stetig wachsende Weltbevölkerung und die negativen Folgen des Klimawandels stellen die Menschheit des 21. Jahrhunderts vor große Herausforderungen, darunter die Sicherung der Ernährung. Im Wintersemester 2018/2019 beleuchtet eine Vorlesungsreihe an der Universität zu Köln die verschiedenen Herausforderungen. Es werden unter anderem biologische, ökonomische und ethische Aspekte angesprochen. So referiert am 10. Januar 2019 Prof. Ulrich Schurr, Direktor des Jülicher Instituts für Pflanzenwissenschaften, über "Verluste von Nahrungsmitteln – Fakten, Optionen und Impact". Der Forscher berichtet ich über das Ausmaß der Nahrungsmittelverluste, die Folgen für die Nutzung natürlicher Ressourcen und ihre Rolle als wesentlichen Treiber für den Klimawandel – in Industriestaaten und sich entwickelnden Ländern. Schurr zeigt an praktischen Beispielen, welche Möglichkeiten es gibt, die Nahrungsmittelverluste zu reduzieren.

Die Themen sind so aufbereitet, dass sie auch für Fachfremde von Interesse sind. Die Reihe richtet sich daher auch an die interessierte Öffentlichkeit. Die Vorlesungen finden bis zum 24. Januar 2019 jeweils donnerstags von 18 bis 19.30 Uhr im Hörsaal COPT, Luxemburger Str. 90, 50939 Köln, statt.

Übersicht über das Programm

Pressekontakt:

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