Notizen


<h2>Preis für Molekularbiologie</h2>
<p>Forscher bis 35 Jahre können sich bis zum 15. Januar für den “Eppendorf Award for Young European Investigators” bewerben. Der Preis zeichnet molekularbiologische Methoden aus der biomedizinischen Forschung mit 20 000 Euro aus.</p>
<p><ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.eppendorf.com/award" target="_blank">www.eppendorf.com/award</a></ext-link></p>


<h2>Ausgaben für Bildung, Forschung und Wissenschaft</h2>
<p>Im Jahr 2013 verwendeten in Deutschland öffentliche Haushalte, Unternehmen, Organisationen ohne Erwerbszweck und private Haushalte 258,3 Mrd. Euro für Bildung, Forschung und Wissenschaft. Das sind 6,4 Mrd. Euro mehr als im Jahr 2012. Davon entfielen 65,5 Mrd. Euro auf Forschung in Unternehmen und außeruniversitären Einrichtungen. 148,9 Mrd. Euro gingen in die Erstausbildung in Kindergärten, Schulen und Hochschulen. Die Gesamtausgaben entsprachen 9,2 % des Bruttoinlandsprodukts.</p>
<p>Die Länder investierten im Schnitt 2,8 % ihres Bruttoinlandsprodukts (BIP) in Bildung und Forschung. In Baden-Württemberg lag der Anteil bei 4,8 %, in Berlin bei 3,6 % und in Bayern bei 3,2 % des jeweiligen BIP, im Saarland und in Sachsen-Anhalt nur bei 1,4 %.</p>
<p><ext-link ext-link-type="uri"><a href="http://dpaq.de/2sRja" target="_blank">http://dpaq.de/2sRja</a></ext-link></p>
<p><ext-link ext-link-type="uri"><a href="http://dpaq.de/mro0w" target="_blank">http://dpaq.de/mro0w</a></ext-link></p>


<h2>Wissenschaftler aus dem Ausland</h2>
<p>Aus Russland kamen im Jahr 2012 mit etwa 4000 die meisten ausländischen Wissenschaftler nach Deutschland. China lag mit 3500 Wissenschaftler auf Platz zwei. In den Jahren 2008 und 2010 kamen die meisten ausländischen Wissenschaftler aus China nach Deutschland. Weitere Heimatländer sind Indien mit zirka 3000, die USA mit etwa 3000 und Polen mit 1800. Zu den Top 20 der Herkunftsländer ausländischer Wissenschaftler zählen noch Österreich, Kanada und Vietnam.</p>
<p><ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.wissenschaft-weltoffen.de" target="_blank">www.wissenschaft-weltoffen.de</a></ext-link></p>


<h2>Deutschlands größte private Stiftungen</h2>
<p>Im Jahr 2014 war die Else-Kröner-Fresenius-Stiftung mit einem Verkehrswert von 6,2 Mrd. Euro die größte private Stiftung in Deutschland. Der Verkehrswert berücksichtigt aktuelle Umstände wie Abschreibungen. Die Stiftung widmet sich der medizinischen Forschung und unterstützt medizinisch-humanitäre Hilfsprojekte. Die Robert-Bosch-Stiftung belegte mit einem Buchwert von 5,17 Mrd. Euro den zweiten Platz. Der Buchwert der Deutschen Bundesstiftung Umwelt lag bei 2,1 Mrd. Euro. Der Buchwert entspricht dem Geld der Stiftung zum Zeitpunkt der Errichtung.</p>
<p><ext-link ext-link-type="uri"><a href="http://dpaq.de/PhwKT" target="_blank">http://dpaq.de/PhwKT</a></ext-link></p>


<h2>Ehre für junge Chemiker</h2>
<p>Junge deutsche Naturwissenschaftler können sich bis zum 1. Februar für den Klung-Wilhelmy-Wissenschafts-Preis für Chemie bewerben.</p>
<p><ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.klung-wilhelmy-wissenschafts-preis.de" target="_blank">www.klung-wilhelmy-wissenschafts-preis.de</a></ext-link></p>


<h2>Starthilfe für Nachwuchswissenschaftler</h2>
<p>Nachwuchswissenschaftler können sich bis zum 17. November um Starting Grants der EU bewerben. Die Wissenschaftler müssen ihr Forschungsprojekt an einer europäischen Einrichtung bearbeiten, und ihre Promotion muss mindestens zwei, höchstens sieben Jahre zurück liegen. Die Dauer und die Fördersumme des Stipendiums betragen bis zu fünf Jahre und bis zwei Mio. Euro.</p>
<p><ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.nks-erc.de" target="_blank">www.nks-erc.de</a></ext-link></p>


<h2>Deutsch-französischer Doppelabschluss für Chemiestudenten</h2>
<p>Seit dem Wintersemester können die Chemie-Bachelor- und Masterstudenten der Universität in Saarbrücken einen deutsch-französischen Doppelabschluss erwerben. Während des Studiums verbringen die Studenten ein Jahr an der Partneruniversität École Supérieure in Rennes und erhalten beide Zeugnisse. Die Saar-Universität erweitert durch den Doppelabschluss ihr internationales Studienangebot.</p>
<p><ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.uni-saarland.de" target="_blank">www.uni-saarland.de</a></ext-link></p>
<p><ext-link ext-link-type="uri"><a href="http://goo.gl/nsWVvB" target="_blank">http://goo.gl/nsWVvB</a></ext-link></p>


<h2>Mehr Praxisbezug für Bioinformatiker</h2>
<p>Die Dechema empfiehlt im Positionspapier “Bioinformatik in Deutschland — Perspektive 2015” mehr Praxisbezug. Das Papier fordert, Nachwuchswissenschaftler gezielt zu fördern und Anwender und Unternehmen stärker zu beteiligen.</p>
<p><ext-link ext-link-type="uri"><a href="http://bioinformatik.de/de/" target="_blank">http://bioinformatik.de/de/</a> fachgruppe/dokumente</ext-link></p>
<p>Isabella Mootz, Frankfurt am Main</p>



Forschung und Bildung

Preis für Molekularbiologie Forscher bis 35 Jahre können sich bis zum 15. Januar für den “Eppendorf Award for Young European Investigators” bewerben. Der Preis zeichnet molekularbiologische Methoden aus der biomedizinischen Forschung mit 20 000 Euro aus. www.eppendorf.com/award Ausgaben für Bil...

Magazin

Prof.Dr.


<p>Der genetische Code fast aller auf der Erde lebenden Organismen wird mit Ausnahme einiger RNA-Viren durch das DNA-Molekül kodiert. Die Information liegt vor als Sequenz der vier Basen Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) and Thymin (T). Während also ein Computerprogramm auf dem Code (0) oder (1) aufbaut, zeichnen sich Lebewesen durch einen Vier-Buchstaben-Code aus. Wir Menschen besitzen in jeder unserer Zellen ein DNA-Molekül von etwa ein bis zwei Metern Länge, das aus zirka 4·109 Basenpaaren aufgebaut ist.</p>
<p>Vor dem Hintergrund der Länge und der Komplexität des DNA-Moleküls, das neben den Heterozyklen auch noch pro Base eine Desoxyribofuranose und eine Phosphodiestergruppe enthält, ist es nicht erstaunlich, dass jeden Tag in jeder Zelle Molekülschäden an der DNA auftreten. Man schätzt die Zahl dieser Schäden pro Zelle und Tag auf zwischen 10 000 und 50 000. Hierzu gehören oxidative Schäden wie das 8oxo-dG und FaPy-dG, UV-Schäden wie der CPD-Schaden und auch Schäden durch andere chemische Verbindungen, etwa Cisplatinschäden, die bei einer Chemotherapie mit Cisplatin entstehen (Abbildung). Diese Schäden muss der Organismus reparieren. Für die Aufklärung der dabei ablaufenden chemischen Prozesse erhalten dieses Jahr Tomas Lindahl, Paul Modrich und Aziz Sancar den Nobelpreis für Chemie.</p>


<h2>Basen-Exzisionsreparatur</h2>
<p>Die DNA-Basen selbst sind nicht beliebig stabil. Die Base Cytosin zum Beispiel deaminiert selten, aber bei den vielen Cytosinen im DNA-Strang dann eben doch merklich zu Uracil (Abbildung).<sup>1</sup> Da Cytosin mit Guanin gepaart vorliegt (C:G) entsteht durch diese Deaminierung eine U:G-Fehlpaarungstelle (Abbildung). Tomas Lindahl war es, der entdeckte, dass ein spezielles DNA-Reparaturenzym solche Fehlpaarungsstellen erkennt und als Folge das Uracil aus dem Genom entfernt.<sup>2</sup> Da in der DNA anders als bei der RNA kein Uracil als Base vorkommt, fällt es dem Enzym leicht, Uracil zu erkennen und zu entfernen. Die Uracil-DNA-Glykosylase ist eines von vielen DNA-Reparaturenzymen, das Schäden im Genom aufspürt und dann die Reparatur einleitet.</p>
<p>Heute sind viele weitere Reparatur-Glykosylasen bekannt, die jeweils andere Schäden wie das 8oxo-dG oder das FaPy-dG im Genom erkennen. Allen gemeinsam ist, dass sie die geschädigte Base aus der Helix heraus in eine spezielle aktive Tasche drehen, um dann die Base in einer SN2-Reaktion zu entfernen. Durch nachfolgende Prozesse, die entweder die Glykosylase selbst oder eine andere Endonuklease ausführt, wird dann der Zucker aus dem DNA-Duplex durch Hydrolyse der Phosphodiesterbrücken entfernt. Es bildet sich eine abasische Stelle, in die ein frisches, ungeschädigtes Nukleotid eingeführt wird. Tomas Lindahl ist es zu verdanken, dass diese Basen-Exzisionsreparaturprozesse heute gut verstanden sind.</p>


<h2>Fehlpaarungsreparatur</h2>
<p>Im DNA-Molekül können die Basen neben den tautomeren Strukturen, die wir kennen und die der Watson-Crick-Basenpaarung zugrunde liegen, weitere tautomere Formen annehmen (Abbildung, S. 1065).<sup>3</sup> Die Watson-Crick-Tautomere sind zwar die bei weitem dominierenden Strukturen, dennoch: Wenn während des Genom-Kopierprozesses die als Templat fungierende Base zufällig eine andere tautomere Form annimmt, so paart die DNA-Polymerase als Kopierenzym dieses seltene Tautomer mit einer falschen Base. So tautomerisiert beispielsweise die Base Thymin mitunter in die Enolform. Dieses Tautomer kann dann mit G statt A paaren. Als Folge treten beim Kopierprozess T:G-Fehlpaarungen auf. Erneut ist es die schiere Länge des DNA-Moleküls, die dazu führt, dass selbst unwahrscheinliche und selten vorkommende Prozesse am Ende zum Problem werden.</p>
<p>Paul Modrich verdanken wir die zentralen Erkenntnisse, wie die Zelle mit solchen Kopierfehlern umgeht.<sup>4</sup> Für die Zelle ist es nämlich ein großes Problem zu erkennen, welche der Basen im Basenpaar T:G denn nun der Fehler ist. Zum Glück methylieren beim Menschen spezielle Enzyme einige Cytosine im DNA-Doppelstrang mit der Zeit in den Zellen an der C5-Position zu 5mC. Während des Kopierprozesses werden aber nur unmethylierte Cytosine von der Polymerase in den neusynthetisierten Strang eingebaut. Hier liegt der Schlüssel dazu, wie die Fehlpaarungsreparatur (mismatch repair) erkennt, welche Base die Falsche ist. Das Reparatursystem besteht aus den drei Enzymen MutS, MutH und MutL. Es bindet spezifisch an den DNA-Strang, der nur unmethylierte Cytosinbasen enthält. Dieser muss der frisch synthetisierte sein. Dann wird an der Fehlpaarungsstelle gezielt diejenige Base herausgeschnitten, die im unmethylierten Strang vorliegt. So einfach diese Differenzierung klingt — beim Menschen zum Beispiel über die methylierten Cytosine —, so komplex sind die Vorgänge im einzelnen. Bis heute sind sie nicht vollständig verstanden.</p>


<h2>Weitere Reparaturprozesse</h2>
<p>Neben den geschilderten DNA-Schäden entstehen weitere im DNA-Duplex durch Strahlung oder Chemikalien wie Cisplatin. UV-Licht zum Beispiel führt gerade bei den Pyrimidinbasen C und T zu spezifischen UV-Schäden, wenn diese Pyrimidine übereinander im Strang vorliegen. Zwei T-Basen reagieren dann unter anderem in einer [2π+2π]-Cycloaddition zu Cyclobutanpyrimidin-Dimer-Schäden (CPD), die für das Absterben von Zellen nach UV-Bestrahlung, etwa bei einem Sonnenbrand, verantwortlich sind.<sup>5</sup></p>
<p>Aromatische Nitroverbindungen werden in unserem Körper zu Aminen reduziert und dann acetyliert. Der Austritt einer Acetylgruppe führt zu Nitreniumionen, die gerne mit den DNA-Basen zu Bulky-adduct-DNA-Schäden reagieren. Die Reparatur all dieser Schäden ist ausgesprochen komplex. Für die CPD-Schäden gibt es erneut spezielle Reparatur-Glycosylasen. In Pflanzen, die dem Licht immer ausgesetzt sind, scheint die Reparatur über das Herausschneiden der Basen aber zu schwierig zu sein. Die Schadensdichte ist wohl einfach zu hoch, und eine Reparatur erfordert eine riesige Menge an DNA-Strangbrüchen.</p>
<p>Um die Reparaturprozesse, die solche UV-Schäden entfernen, hat sich Aziz Sancar verdient gemacht. Er untersuchte unter anderem als erster die DNA-Photolyase-Enzyme mechanistisch, die speziell UV-Schäden erkennen und reparieren.<sup>5</sup> Diese Enzyme reparieren die Schäden über ausgeklügelte Mechanismen direkt: Nach dem Erkennen der Schäden klappen sie diese aus dem Duplex heraus in die aktive Tasche.<sup>6</sup> Hier kommen sie in Kontakt mit einem FAD-Kofaktor, der reduziert und deprotoniert vorliegen muss. Dieser DNA-Enzymkomplex wartet nun auf die Belichtung der Zellen mit Sonnenlicht. Licht der Wellenlängen 350 bis 400 nm wird vom Enzym absorbiert. Dies löst einen Elektronentransfer vom Kofaktor auf den DNA-Schaden aus, der dadurch reduziert wird. Als Radikalanion fragmentiert der Cyclobutanring dann, und dies erlaubt dann nach der Rückübertragung des donierten Elektrons die Reparatur. Weil die Schäden in der DNA-Doppelhelix direkt repariert werden, heißen derartige Prozesse direkte Reparatur.</p>
<p>Ein anderer Reparaturprozess, der vor allem beim Menschen sehr wichtig ist und uns hilft, nicht nur Photoschäden sondern auch Bulky-adducts- und Cisplatin-Schäden aus dem Genom zu entfernen, ist die Nukleotid-Exzisionsreparatur (NER). Bei dieser wird um den Schaden herum ein ganzes Stück DNA entfernt, sodass nachfolgend eine komplexe Neusynthese von DNA erforderlich ist. Dieser Reparaturprozess benötigt viele spezifische Proteine, und bis heute ist nicht geklärt, wie genau das NER-System die Schäden in der DNA erkennt. Kürzlich röntgenographisch erhaltene Strukturen von NER-Proteinen im Komplex mit geschädigter DNA bringen aber langsam Licht ins Dunkel.</p>


<h2>Fazit</h2>
<p>Fest steht: Das DNA-Molekül alleine kann nicht die genetische Information kodieren, die für den Bau eines Organismus nötig ist. Trotz der enormen Stabilität sind die auftretenden Schäden und damit der tägliche Verlust an Information zu groß. Dem beugen die Reparaturenzyme vor. Nur durch sie wird die genetische Information im DNA-Molekül so konserviert, dass wir unsere Erbinformation nicht nur in den eigenen Zellen stabil halten, sondern dass wir sie auch an die nächste Generation weitergeben können.</p>
<p>Thomas Carell ist seit dem Jahr 2004 C4-Professor für organische Chemie an der LMU München. Er ist unter anderem Sprecher des Exzellenzclusters Center for Integrated Protein Science Munich (CIPSM). Carells Forschung umfasst insbesondere die chemische Biologie mit Fokus auf der Analyse von DNA-Reparaturprozessen und der Chemie epigenetischer Programmierung von DNA und RNA. <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.carellgroup.de" target="_blank">www.carellgroup.de</a></ext-link> <a href="mailto:thomas.carell@lmu.de">thomas.carell@lmu.de</a></p>


<h2>Nobelpreis für Medizin: Avermectin und Artemisinin</h2>
<p>Mückenübertragene Parasiten lösen Flussblindheit, Elephantiasis und Malaria aus. Damit sind sie Anlass für den diesjährigen Medizinnobelpreis: William C. Campbell und Satoshi Omura teilen sich die Hälfte des Preises für “eine neue Therapie gegen Infektionen mit Rundwurmparasiten”. Omura isolierte über 1000 Stämme des Bakteriums <i>Streptomyces</i>. Davon wählte er 50 aus, von denen er sich eine Aktivität gegen schädliche Mikroorganismen versprach. Tatsächlich produziert <i>Streptomyces avermitilis</i> Avermectin. Diese Substanz, fand der Parasitologe Campbell heraus, wirkt bei Haus- und Nutztieren gegen Parasiten. Selektiv hydriert ergibt Avermectin Ivermectin, das noch besser gegen Parasiten vorgeht, da es auch deren Larven tötet, und für Menschen verträglich ist. Omura ist im Jahr 1935 in Japan geboren und hat im Jahr 1968 in pharmazeutischer Wissenschaft und im Jahr 1970 in Chemie promoviert.</p>
<p>Campbell, Jahrgang 1930, ist gebürtiger Ire. Zur Promotion ging er in die USA, wo er die Doktorarbeit an der Universität von Wisconsin im Jahr 1957 abschloss. Die wichtigsten Veröffentlichungen von Omura und Campbell zum Thema stammen aus dem Jahr 1979.</p>
<p>Die zweite Nobelpreishälfte geht an Youyou Tu für “eine neue Therapie gegen Malaria”. Malaria wird vom Einzeller <i>Plasmodium</i> verursacht und wurde ursprünglich mit Chinin oder dessen Derivaten behandelt. Trotz der Behandlung starben 15 Prozent der Kranken, und die Plasmodien entwickelten Resistenzen gegen die Medikamente. Um eine Behandlungsalternative zu finden, beschäftigte sich Tu mit traditioneller chinesischer Medizin, die vor allem mit Pflanzen behandelt. Ein Extrakt aus Einjährigem Beifuß (<i>Artemisia annua</i>) wirkte bei Tieren gut gegen Malaria, und Tu identifizierte die aktive Komponente des Extrakts: Artemisinin [siehe auch <i>Nachr. Chem.</i> 2009, <i>57</i>, 140; <i>Nachr. Chem.</i> 2012, <i>60</i>, 714 und <i>Nachr. Chem. </i>2014, <i>62</i>, 125]. Artemisinin wirkt wie Ivermectin bei Mensch und Tier. Die Substanz tötet die Malariaparasiten bereits in einem frühen Entwicklungsstadium. Das ist wichtig, weil die Malariaerreger in ihrer Ruheform viele Jahre im Blut überleben können, und zwar in einer so geringen Menge, dass sie mikroskopisch nicht nachweisbar sind. Dass ein neuer Fieberanfall malariabedingt sein könnte, merken Betroffene daher oft nicht.</p>
<p>Youyou Tu ist im Jahr 1930 in China geboren und studierte an der Fakultät für Pharmazie der Medizinischen Universität Peking. Ihre entscheidende Publikation stammt aus dem Jahr 1981.</p>



<ul>
<li>
<sup>1 </sup>

 
T. Lindahl, 
S. Ljungquist, 
W. Siegert, 
B. Nyberg, 
B. Sperens, 
<source>J. Biol. Chem. 
(1977), 
252, 
3286–<lpage>3294.</lpage>
</li>
<li>
<sup>2 </sup>

 
T. Lindahl, 
<source>Mutat. Res. 
(2000), 
462, 
129–<lpage>135.</lpage>
</li>
<li>
<sup>3 </sup>

 
W. Wang, 
H. W. Hellinga, 
L. S. Beese, 
<source>Proc. Natl. Acad. Sci. USA 
(2011), 
108, 
17644–<lpage>17648.</lpage>
</li>
<li>
<sup>4 </sup>

 
R. R. Iyer, 
A. Pluciennik, 
V. Burdett, 
P. L. Modrich, 
<source>Chem. Rev. 
(2006), 
106, 
302–<lpage>323.</lpage>
</li>
<li>
<sup>5 </sup>

 
A. Sancar, 
<source>Chem. Rev. 
(2003), 
103, 
2203–<lpage>2237.</lpage>
</li>
<li>
<sup>6 </sup>

 
A. Mees, 
T. Klar, 
P. Gnau, 
U. Hennecke, 
A. P. Eker, 
T. Carell, 
L. O. Essen, 
<source>Science 
(2004), 
306, 
1789–<lpage>1793.</lpage>
</li>
</ul>


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