Archiv Pressemitteilungen | 2012 bis 2017

FRANKFURT. Im Gegensatz zu Tieren bilden Pflanzen ihr Leben lang neue Organe: Wurzeln, Äste, Blätter, Blüten und Früchte. Frankfurter Forscher wollten wissen, inwiefern Pflanzen dabei einem festgelegten Bauplan folgen. In der renomierten Fachzeitschrift „Current Biology“ beschreiben sie das Wachstum von Seitenwurzeln der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana). Sie haben es Zelle für Zelle in einem High-Tech-Lichtmikroskop beobachtet und mithilfe von Computersimulationen analysiert. Ihr Fazit: die Wurzelform entsteht durch eine Kombination von genetischen Vorgaben und der Selbstorganisation von Zellen.

„Unsere Arbeit zeigt die Entstehung des komplexen Organs der Seitenwurzel in einer bislang noch nicht dagewesenen zeitlichen und räumlichen Auflösung“, so Prof. Ernst H. K. Stelzer vom Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften an der Goethe-Universität. Er ist der Erfinder der hochauflösenden und schonenden Lichtscheiben-Fluoreszenzmikroskopie, mit der die Forscher die Entstehung von Seitenwurzeln von der ersten Zellteilung bis zu ihrem Herauswachsen aus der Hauptwurzel erfassten. Über 64 Stunden lang zeichneten sie alle fünf Minuten die Fluoreszenz-Signale aus Zellkernen und der Plasmamembran auf, so dass sie alle an der Entstehung beteiligten Zellen erkennen und verfolgen konnten.

Die Seitenwurzeln entstammen einer variablen Anzahl von „Gründerzellen“, von denen manche entscheidend zur Entwicklung beitragen. Die Gestalt der Seitenwurzeln und die dazu gehörigen Wachstumskurven zeigen große Ähnlichkeiten.„Wir haben die Zellteilungen aufgrund ihrer räumlichen Ausrichtung klassifiziert, um herauszufinden, wann neue Zellreihen und Zellschichten entstehen“, erklärt Daniel von Wangenheim, der Erstautor der Studie. „Erstaunlicherweise konnten wir anhand der anfänglichen räumlichen Anordnung nicht vorhersagen, wo exakt das zukünftige Zentrum der Seitenwurzel liegen würde.“ Offenbar ist nur die erste Teilung der Gründerzellen stark reguliert, während die darauffolgenden Zellteilungen keinem festgelegten Muster folgen. Sie verhalten sich eher adaptiv. Das ist in der Natur auch sinnvoll, beispielsweise, wenn die Wurzeln auf ein Hindernis stoßen.

Um in der ungeheuren Vielzahl der Daten grundlegende Prinzipien der Seitenwurzelentwicklung erkennen zu können, kombinierten die Forscher Methoden für die quantitative Analyse von Zellteilungen in wild wachsenden und genetisch veränderten Pflanzen (Wildtyp und Mutanten) mit mathematischer Modellierung, die von Kollegen an der Universität Heidelberg ausgeführt wurden. Dabei erkannten sie: Die Entwicklung der Seitenwurzel beruht auf einer begrenzten Anzahl von Regeln, die Wachstum und Orientierung von Zellen ausmachen. Dass es dennoch zur Entwicklung einer charakteristischen Seitenwurzel kommt, ist dem in der Natur weit verbreiteten Prinzip der Selbstorganisation zu verdanken. Alexander Schmitz, Ko-Autor der Studie, erklärt den nicht-deterministischen Anteil damit, dass die Organentwicklung dadurch robuster wird: „So können die Wurzeln sich trotz unterschiedlicher Anordnung der Zellen und mechanischer Gegebenheiten des umgebenden Gewebes flexibel und dennoch kontrolliert entwickeln.“

Publikation: Daniel von Wangenheim, Jens Fangerau, Alexander Schmitz, Richard S. Smith, Heike Leitte, Ernst H.K. Stelzer, Alexis Maizel: Rules and self-organizing properties of post-embryonic plant organ cell division patterns, in: Current Biology, 28.1.2016, DOI: doi:10.1016/j.cub.2015.12.047

Online-Publikation: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.12.047

Video auf YouTube: https://youtu.be/OffLqVUI8hE

Informationen: Prof. Dr. Ernst H. K. Stelzer, Alexander Schmitz, Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften, Institut für Zellbiologie und Neurowissenschaft, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798-42547,-42551, ernst.stelzer@physikalischebiologie.de alexander.schmitz@physikalischebiologie.de

FRANKFURT. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert seit dem 1. Januar 2016 drei weitere Fachinformationsdienste an der Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg in Frankfurt am Main. Mit Fördermitteln von über 1,8 Mio EUR werden in den nächsten drei Jahren die Fachinformationsdienste „Afrikastudien“, „Allgemeine und Vergleichende Literaturwissenschaft“ und „Jüdische Studien“ aufgebaut. Die Fachinformationsdienste setzen durch innovative informationstechnologische Entwicklungen moderne Akzente und führen gleichzeitig die langjährige Tradition der Frankfurter Sammelschwerpunkte fort. Alle drei Projekte haben in enger Zusammenarbeit mit den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der jeweiligen Fachcommunity und den jeweiligen Fachgesellschaften die fachlichen Bedürfnisse und Erwartungen an eine forschungsnahe Infrastruktur vorab analysiert und die dazu passenden Dienstleistungen entwickelt.

Der „Fachinformationsdienst Afrikastudien“ sammelt schwer zugängliche Veröffentlichungen aus afrikanischen Staaten. Dies ermöglicht eine gleichberechtigte Forschung mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in Afrika auf Augenhöhe, verbessert die Rezeptionschancen für die afrikanische Wissenschaft und stellt empirische Informationen insbesondere im Bereich der statistischen Daten auf eine bessere Grundlage. Außerdem soll ein zentrales Beratungs- und Unterstützungsangebot für infrastrukturelle Fragen gerade für die zum Teil kleinen Universitätsinstitute in Deutschland entwickelt werden. Die Vernetzung der verteilt vorhandenen Kompetenzen trägt zur Optimierung der Informationsinfrastruktur der Afrikastudien in Deutschland bei.

Der „Fachinformationsdienst Allgemeine und Vergleichende Literaturwissenschaft“ wird ein neues zentrales Webportal "avldigital.de" zum systematischen Nachweis der Fachliteratur und ein fachspezifisches Repositorium aufbauen. Zusätzlich werden Dienste für das elektronische Publizieren von Open-Access-Zeitschriften implementiert. Den quer zu den philologischen Disziplinen verlaufenden Interessen der Komparatistik kommt ein nutzerorientierter Erwerbungsdienst entgegen. Zur Umsetzung des Vorhabens konnten einschlägige Partner, wie die Deutsche Gesellschaft für Allgemeine und Vergleichende Literaturwissenschaft, das Zentrum für Literatur- und Kulturforschung Berlin und die Arbeitsstelle für Theorie der Literatur an der Universität Göttingen gewonnen werden.

Der „Fachinformationsdienst Jüdische Studien“ wird neben einem fachlich passgenauen Bestandsaufbau vor allem ein Verfahren zur Retrokonversion transliterierter Titel in die hebräische Originalschrift entwickeln und damit das Suchen dieser Fachliteratur erheblich vereinfachen. In Kooperation mit Prof. Eckert von der Hochschule der Medien in Stuttgart wird die sehr umfangreiche Digitale Sammlung Judaica  mit Metadaten aus fachspezifischen Nachschlagewerken  angereichert und als Linked Open Data bereitgestellt. Zusammen mit der ULB Sachsen-Anhalt in Halle (Saale) wird ein indexbasiertes, bestandsübergreifendes Nachweis- und Recherchetool zum Spezialthema Israel/Palästina aufgebaut, welches erstmals hebräische und arabische Literaturbestände zusammenführt.

Bereits im letzten Jahr wurde mit der Einrichtung des Fachinformationsdienstes Darstellende Kunst begonnen. Mit der Überführung von nun vier Sondersammelgebieten in Fachinformationsdienste ist eine weitere Etappe in der mehrjährigen Umstrukturierung der DFG-geförderten überregionalen Literaturversorgung  erreicht.

Die Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg bietet nicht nur der Goethe-Universität und der Stadt Frankfurt eine hervorragende Infrastruktur im Bereich des Wissens: Unikale historische Beständen, die Sammlung der in Deutschland und in deutscher Sprache erschienenen Drucke für den Zeitraum 1801-1870 und gerade die seit dem zweiten Weltkrieg kontinuierlich von der DFG erst als Sondersammelgebiete, jetzt zum Teil als Fachinformationsdienste geförderten Spezialsammlungen begründen den europäischem Rang und die internationale Bedeutung der Frankfurter Universitätsbibliothek.

Übersicht der Projekte: http://www.ub.uni-frankfurt.de/projekte/

Kontakt: Dr. Heiner Schnelling, Direktor Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg. Tel. (069) 798 39 230; h.schnelling@ub.uni-frankfurt.de

FRANKFURT.Bestimmte Proteine in der Zelle aufzuspüren, gleicht der Suche nach einer Nadel im Heuhaufen. Um Proteine orten und ihre Funktion in der lebenden Zelle entschlüsseln zu können, versuchen Forscher, sie mit fluoreszierenden Molekülen zu markieren. Doch diese lassen sich oft nicht in genügender Anzahl einschleusen. Eine Forschergruppe der Goethe Universität fand jetzt in Kooperation mit amerikanischen Kollegen eine Lösung für dieses Problem. In der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Communications berichten sie über ein Verfahren, mit dem sie chemische Sonden unter Druck fein dosiert in lebende Zellen einschleusen können.

„Obwohl immer mehr Proteinmarkierungsmethoden synthetische Fluoreszenzfarbstoffe nutzen, leiden diese oft unter Problemen wie Zellpermeabilität und geringer Markierungseffizienz. Auch kann man sie nur eingeschränkt mit anderen Proteinmarkierungsmethoden verwenden“, erklärt Dr. Ralph Wieneke vom Institut für Biochemie der Goethe-Universität.

Die Arbeitsgruppe um Wieneke und Prof. Robert Tampé hat schon vor längerer Zeit einen Marker entwickelt, der ausgewählte Proteine mit einer  Präzision von wenigen Nanometern in der Zelle lokalisiert. Es handelt sich um ein hochspezifisches Schlüssel-Schloss-Paar, bestehend aus dem kleinen synthetischen Molekül trisNTA und einem genetisch codierten His-tag.

Um diesen Proteinmarker in die Zellen zu schleusen, verwendeten die Frankfurter Forscher zusammen mit Kollegen des Massachussetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, USA, ein Verfahren, bei dem der Marker zusammen mit den Zellen in Lösung schwimmt. Diese wird dann durch verengte Kanäle gepresst (cell squeezing). Unter dem Druck nehmen die Zellen die fluoreszierenden Sonden mit einer Effizienz von über 80 Prozent auf.  Das Hochdurchsatz-Verfahren erlaubt es, eine Million Zellen pro Sekunde durch die künstliche Kapillare zu pressen.

Da der Marker in hohem Maße spezifisch an die gewünschten Proteine bindet und sich seine Konzentration in der Zelle präzise regulieren ließ, konnten die Forscher hochauflösende mikroskopische Bilder von lebenden Zellen aufnehmen. Zudem konnten sie den Marker erst an sein Zielmolekül binden lassen, wenn es durch Licht aktiviert wurde. So lassen sich zelluläre Prozesse nicht nur räumlich, sondern auch zeitlich präzise verfolgen.

Die Forscher konnten ihre Markierungsmethode in lebenden Zellen sogar mit anderen Proteinmarkierungsmethoden kombinieren. So wird es möglich, gleichzeitig mehrere Proteine in Echtzeit zu beobachten. „Wir konnten eine Vielzahl an fluoreszenzmarkierten trisNTAs mittels cell squeezing in Zellen einschleusen. Damit erweitern sich die Möglichkeiten der konventionellen und der hochauflösenden Lebendzellmikroskopie ungemein“, erklärt Prof. Robert Tampé. Zukünftig wird man dynamische Prozesse in lebenden Zellen mit höchster Auslösung in Zeit und Raum verfolgen können.

Ein Foto zum Download finden Sie hier.

Bildtext: Mit Hilfe des Schlüssel-Schloss-Prinzips lässt sich selektiv das Kernhüllenprotein Lamin A mit der fluoreszenzmarkierten Sonde trisNTA (grün) anfärben. Simultan können in der gleichen Zelle durch orthogonale Markierungsmethoden weitere Proteine visualisiert werden (Histon2B in mangenta; Lysosomen in blau; Mikrotubuli in rot).

Publikation: Alina Kollmannsperger, Armon Sharei, Anika Raulf, Mike Heilemann, Robert Langer, Klavs F. Jensen, Ralph Wieneke & Robert Tampé: Live-cell protein labelling with nanometre precision by cell squeezing, in: Nature Communications, 7:10372,

DOI: 10.1038/ncomms10372

www.nature.com/naturecommunications

Informationen: Dr. Ralph Wieneke, Institut für Biochemie, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798-29477, wieneke@em.uni-frankfurt.de.

FRANKFURT. Einen wichtigen Mechanismus für die Supraleitung haben Forscher der Goethe-Universität in einem metallischen Material aus Ytterbium, Rhodium und Silizium entdeckt. Wie Cornelius Krellner und Mitarbeiter in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Science“ berichten, wird das zugrunde liegende Konzept des quantenkritischen Punktes bereits seit Langem auch als Mechanismus für die Hochtemperatur-Supraleitung diskutiert. Insofern stellt dessen Bestätigung in YbRh₂Si₂ nach 10 Jahren aufwändiger Messungen einen Meilenstein für die Grundlagenforschung dar. Praktische Relevanz wird das Material aufgrund seiner extrem tiefen Sprungtemperatur von zwei tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt nicht haben.

„Entscheidend für die Materialeigenschaften sind die Ytterbium-Atome, da diese magnetisch sind – und zwar aus einem besonders faszinierenden Grund“, erklärt Prof. Krellner vom Physikalischen Institut der Goethe-Universität. Der Übergang in den magnetisch geordneten Zustand (Phasenübergang) findet nämlich bei so tiefen Temperaturen statt, dass Temperatur bedingte Bewegungen der winzigen atomaren Magnete keine Rolle mehr spielen. Das unterscheidet diesen Phasenübergang von allen anderen bekannten Übergängen, beispielsweise das Erstarren von Wasser zu Eis. Bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (minus 273 Grad) dominieren Quantenfluktuationen. Diese sind so stark, dass die Natur versucht, alternative geordnete Grundzustände einzunehmen.

Supraleitung ist ein möglicher kollektiver Zustand, der an einem quantenkritischen Punkt auftauchen kann. „Nachdem wir ihn in YbRh₂Si₂ entdeckt haben, können wir zeigen, dass unkonventionelle Supraleitung an einem quantenkritischen Punkt ein genereller Mechanismus ist“, erklärt Krellner. Die aufwendigen Tieftemperatur-Messungen entstanden in Kooperation mit dem Walther-Meißner-Institut für Tieftemperaturforschung in Garching.

Cornelius Krellner beschäftigte sich bereits vor 10 Jahren während seiner Doktorarbeit am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden mit YbRh₂Si₂. Damals züchtete er Einkristalle der Verbindung. Deren Qualität und Größe waren entscheidend, um die Materialeigenschaften überhaupt messen zu können. „Als wir die ersten Hinweise auf Supraleitung sahen, waren wir alle sehr enthusiastisch, und ich habe alles daran gesetzt, noch bessere und größere Einkristalle zu züchten“, erinnert sich Krellner, der seit  2012 das Kristall- und Materiallabor der Goethe-Universität leitet. Dass es dann noch so lange gedauert hat, bis der endgültige Beweis für unkonventionelle Supraleitung erbracht war, lag daran, dass die Messungen extrem zeitaufwendig sind. Weiterhin war es notwendig, die Supraleitung mit verschiedenen Messmethoden zu untersuchen, um zu zeigen, dass es sich tatsächlich um unkonventionelle Supraleitung handelt.

Für die Kristallzüchtung wendet die Arbeitsgruppe von Krellner ein besonderes Verfahren an. Es verhindert, dass Ytterbium bei den benötigten hohen Temperaturen von 1500 Grad Celsius verdampft. „Wir sind momentan die einzigen in Europa, die in der Lage sind, Einkristalle von YbRh₂Si₂ herzustellen“, sagt Krellner nicht ohne Stolz. In den nächsten Jahren möchte er mit Kollegen die magnetische Ordnung oberhalb der Supraleitung untersuchen. Auch die Supraleitung selbst werden Physiker in den nächsten Jahren noch umfassend unter die Lupe nehmen – eine Aufgabe, die dank der reinen und großen Einkristalle aus der AG Krellner erleichtert wird.

Publikation: E. Schuberth et al., Emergence of Heavy-Electron Superconductivity by the Ordering of Nuclear Spins. Science (2016). http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaa9733

Informationen: Prof. Dr. Cornelius Krellner, Physikalisches Institut, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798-47295, krellner@physik.uni-frankfurt.de.

FRANKFURT. Studierende, Absolventen und bereits erfahrene Pädagogen können auf der JOB-MESSE wieder mit potentiellen Arbeitgebern in Kontakt treten. Die ausstellenden Einrichtungen, Unternehmen und Institutionen haben wiederum die Chance sich zu präsentieren und potentielle neue Mitarbeiter kennen zu lernen. Parallel gibt es ein abwechslungsreiches Rahmenprogramm mit Vorträgen und vielfältigenInformationen zu Berufsmöglichkeiten, Weiterbildungen und Jobperspektiven sowie ein individuelles Beratungsangebot zu Bewerbung und beruflicher Orientierung.

JOB-MESSE am Freitag, 29.01.16, von 10.00-16.00 Uhr, im PEG-Gebäude auf dem Campus Westend.

Veranstalter der JOB-MESSE sind der Fachbereich Erziehungswissenschaften der Goethe-Universität, das Paritätische Bildungswerk Hessen e.V. sowie der Career Service der Goethe-Universität.

Weitere Informationen finden Sie unter: www.jobmessen.uni-frankfurt.de