CeNS: News

A model system for group behavior of nanomachines

Wed, 01 Sep 2010 09:16:00 +0200

For the casual observer it is fascinating to watch the orderly and seemingly choreographed motion of hundreds or even thousands of fish, birds or insects. However, the formation and the manifold motion patterns of such flocks raise numerous questions fundamental to the understanding of complex systems. A team of physicists from Technische Universitaet Muenchen (TUM) and LMU Muenchen has developed a versatile biophysical model system that opens the door to studying these phenomena and their underlying principles. Using a combination of an experimental platform and theoretical models, more complex systems can now be described and their properties investigated. The Munich researchers report on their findings in the current issue of the renowned journal Nature.

Presseinformation der TUM (deutsch)
Press information TUM (english)
Publication "Polar patterns of driven filaments"

New approach for cancer medication discovered

Mon, 23 Aug 2010 20:10:00 +0200

The protein Hsp90 plays a significant role in the survival of cells that are exposed to stress. Researchers at the Technische Universität München (TUM) uncovered this protein’s mode of operation some time ago – but now Hsp90 has surprised even the experts with an unexpected pattern of motion. The results are published in the current online issue of the renowned science journal PNAS and may help researchers discover specific cancer medication.

Presseinformation der TUM (deutsch)
Press information TUM (english)
Publication "Dynamics of heat shock protein 90 C-terminal dimerization is an important part of its conformational cycle"

Road signs and traffic signals on DNA

Fri, 20 Aug 2010 18:31:00 +0200

The DNA genomes of organisms whose cells possess nuclei are packaged in a highly characteristic fashion. Most of the DNA is tightly wrapped around protein particles called nucleosomes, which are connected to each other by flexible DNA segments, like pearls on a necklace. This arrangement plays a major role in deciding which genes are actively expressed, and thus which proteins can be synthesized in a given cell. The LMU Munich biophysicists Professor Ulrich Gerland and Wolfram Möbius have recently developed a model which explains the distribution of nucleosomes around the functionally crucial transcription start sites. Transcription is the first step in the process that converts genetic information into proteins. At the transcription start sites the DNA must be free of nucleosomes. The two researchers discovered that distinct stop signals positioned on either side of these zones must actively prevent the formation and sliding of nucleosomes. “Our model provides a useful tool for dissecting the so-called chromatin code, which determines how the DNA is packed and selectively made accessible for transcription”, says Gerland. (PLoS Computational Biology, 19 August 2010)

Presseinformation der LMU (deutsch)
Press information LMU (english)
Publication "Quantitative test of the barrier nucleosome model for statistical positioning of nucleosomes up- and downstream of transcription start sites"

Die perfekte Welle

Thu, 19 Aug 2010 12:05:00 +0200

Schützend umhüllen Membranen jede einzelne Zelle unseres Körpers. Die nur wenige Nanometer dicke Schicht grenzt das Zellinnere von der Umwelt ab und kontrolliert genau, welche Substanzen Zutritt bekommen. Bildliche Darstellungen erwecken häufig den Eindruck, Membranen seien starre Gebilde. In Wirklichkeit sind sie ähnlich dickflüssig wie Olivenöl und zudem höchst dynamisch: Dies nutzten nun die Arbeitsgruppen von Professor Joachim Rädler (LMU), Professor Achim Wixforth (Universität Augsburg) und Professor Matthias Schneider (Boston University) im Rahmen einer Zusammenarbeit im Exzellenzclusters „Nanosystems Initiative Munich (NIM)“. Die Wissenschaftler entdeckten, dass sie die Verteilung von substratgebundenen Membranlipiden durch Beschallung mit stehenden akustischen Oberflächenwellen (SAWs) beeinflussen können. Sie konnten zeigen, dass sich mit dieser Methode auch lipidgebundene Proteine an genau vorherbestimmten Stellen aufkonzentrieren, auftrennen und - wie auf einem Förderband - sogar transportieren lassen. Dies könnte einen weiteren wichtigen Baustein für die Realisierung von „Fabriken im Nano-Maßstab“ („Lab-on-a-Chip“) liefern. (NanoLetters, August 2010)

Presseinformation der LMU (deutsch)
Publication "Transport, Separation, and Accumulation of Proteins on Supported Lipid Bilayers"

Indications of a naturally occurring Diels-Alder reaction

Mon, 16 Aug 2010 12:46:00 +0200

Otto Paul Hermann Diels and Kurt Alder were awarded the Nobel Prize in Chemistry in 1950 for their discovery of the reaction that now bears their names. Sixty years later, the Diels-Alder belongs to the classical reactions in organic (carbon-based) chemistry, but it has lost little of its fascination. The reaction provides a way to link two carbon compounds, a conjugated diene and a substituted alkene, to form a 6-membered hexene ring. This type of ring is the starting point for the production of an enormous variety of synthetic chemicals and natural products. Curiously, it is not entirely clear whether the biosynthesis of naturally occurring cyclohexenes actually involves the Diels-Alder reaction or employs one of the many other conceivable routes. Professor Dirk Trauner’s team at the Faculty of Chemistry and Pharmacology at LMU Munich and the “Center for integrated Protein Science Munich“ (CiPSM), has just published a study which suggests that organisms may well make use of the Diels-Alder reaction. “We have chemically synthesized a relatively complex natural product known as pycnanthuquinone C with the help of a Diels-Alder reaction under biological conditions”, reports Trauner. “The reaction cascade that we used is remarkably short, efficient and elegant. It seems almost inconceivable that the cells that produce pycnanthoquinone C make it in any other way.” The natural version was originally isolated from a brown alga, and belongs to a group of compounds that are currently being tested as possible therapeutics for the treatment of type-2 diabetes. (suwe) (Angewandte Chemie, 16 August 2010)

Presseinformation der LMU (deutsch)
Press information LMU (english)
Publication "Biomimetische Synthese von (-)-Pycnanthuchinon C über eine Vinylchinon-Diels-Alder-Reaktion"

Mit höchster Konzentration ins Ziel

Tue, 10 Aug 2010 12:03:00 +0200

Krebszellen vermehren sich unkontrolliert und bedrohen so gesundes Gewebe. Ein Weg gegen ihre Ausbreitung könnte in Zukunft direkt über das Innere der kranken Zellen führen. In enger Zusammenarbeit ist es drei Arbeitsgruppen der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München und des Exzellenzclusters Nanosystems Initiative Munich (NIM) gelungen, den Wirkstoff Colchicin in konzentrierter Form mit Hilfe von Nanopartikeln direkt in Zellen einzuschleusen. Colchicin hemmt die Zellteilung und somit die Vermehrung von Krebszellen. Als Grundlage dienten den Forschern der LMU winzige Silikatpartikel mit einem Durchmesser von rund 50 Nanometern (1 Nanometer = 1 Milliardstel Meter). Die Partikel sind in dieser Größe klein genug, um eine Zellmembran zu durchdringen und aufgrund ihrer porösen Struktur können Wirkstoffe wie Colchicin gut absorbiert werden. Damit der Wirkstoff nicht schon vor seinem Ziel auf dem Weg durch den Körper freigesetzt wird, entwickelten die Wissenschaftler eine Art Schutzhülle, die dies verhindert. Mit nur einem Behandlungsschritt schafften sie es, die Partikel mit einer Doppelschicht aus Lipidmolekülen zu überziehen, die die Wirkstoffe erst im Zellinneren wirklich entweichen lässt. Das Prinzip sei universell einsetzbar, erklärt Professor Bein: „Colchicin dient hier als ein Beispiel für zahlreiche andere Wirkstoffe, die auf diese Weise in Zellen eingeschleust werden könnten."

Presseinformation der LMU (deutsch)
Publication "Colchicine-Loaded Lipid Bilayer-Coated 50 nm Mesoporous Nanoparticles Efficiently Induce Microtubule Depolymerization upon Cell Uptake"

Drei Millionen für die Spitzenforschung

Wed, 04 Aug 2010 00:00:00 +0200

Die beiden Physikprofessoren Dieter Braun und Philip Tinnefeld von der LMU München bekommen vom Europäischen Forschungsrat einen Zuschuss von insgesamt je rund 1,5 Millionen Euro bewilligt. [...]

Quelle: Süddeutsche Zeitung vom 4.8.2010, Überregional S. R4

Hoch dotierte EU-Förderung für LMU-Wissenschaftler

Mon, 02 Aug 2010 11:35:00 +0200

Erneut erhalten zwei Nachwuchsforscher der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München je einen Starting Grant des European Research Council (ERC). Professor Dieter Braun und Professor Philip Tinnefeld, beide von der Fakultät für Physik, erhalten die Auszeichnung über fünf Jahre in Höhe von je rund 1,5 Millionen Euro. Mit dem Starting Grant fördert der ERC zukunftsweisende Grundlagenforschung, indem er herausragende, besonders kreative Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unterstützt.

Presseinformation der LMU

Heisenberg austricksen

Tue, 27 Jul 2010 12:49:00 +0200

Genauer als Heisenberg erlaubt?

Tue, 27 Jul 2010 12:44:00 +0200

Ein Quantenteilchen ist schwer zu fassen, denn nicht alle seine Eigenschaften können gleichzeitig exakt gemessen werden. Für bestimmte Parameterpaare – zum Beispiel Ort und Impuls – bleibt ein Rest an Ungenauigkeit, festgelegt durch die Unschärferelation von Heisenberg. Das ist ein wichtiger Aspekt für die Quantenkryptographie, denn hier werden Informationen in Form von Quantenzuständen übertragen, etwa als Polarisation von Lichtteilchen. Eine Gruppe von Wissenschaftlern der LMU München und der ETH Zürich, unter ihnen Professor Matthias Christandl, konnten nun Folgendes zeigen: Ort und Impuls lassen sich besser vorhersagen als es von Heisenbergs Unschärferelation zu erwarten wäre, wenn der Empfänger einen Quantenspeicher, aufgebaut aus Ionen oder Atomen, zu Hilfe nimmt. Erstmals wurde so gezeigt, dass die Unschärfe von der Stärke der Korrelation zwischen dem Quantenspeicher und dem Quantenteilchen abhängt. „Unser Ergebnis trägt nicht nur zu einem besseren Verständnis von Quantenspeichern bei, sondern resultiert auch in einem Verfahren, die Korrelation zweier Quantenteilchen zu bestimmen“, sagt Christandl. „Der Zusammenhang könnte auch helfen, die Sicherheit von quantenkryptographischen Systemen zu überprüfen.“ (Nature Physics online, 25. Juli 2010)

Presseinformation der LMU (deutsch)
Press information LMU (english)
Publication "The uncertainty principle in the presence of quantum memory"