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Glaube auf dem Stand der Forschung

Haben die „theologischen Updates“ initiiert: Prof. Dr. Cornelia Richter (links) und Katharina Opalka vom Institut für Hermeneutik der Evangelisch-Theologischen Fakultät der Universität Bonn. © Foto: Barbara Frommann/Uni Bonn
Haben die „theologischen Updates“ initiiert:
Prof. Dr. Cornelia Richter (links) und Katharina Opalka vom Institut für Hermeneutik der Evangelisch-Theologischen Fakultät der Universität Bonn. © Foto: Barbara Frommann/Uni Bonn

Die Wissenschaft vom christlichen Glauben operiert mit ewigen Wahrheiten und zeitlosen Werten – entdeckt aber oft, in welch zeitgebundener Verpackung früherer Jahrhunderte diese Werte mitunter erscheinen. Mit einer neuen Internet-Seite wollen zwei evangelische Theologinnen der Universität Bonn jetzt Pfarrern und Lehrern, Ehrenamtlichen und Journalisten dabei helfen, auf Höhe der Forschung zu bleiben und solche Probleme leichter zu erkennen. Federführend ist Professorin Dr. Cornelia Richter vom Institut für Hermeneutik.

„Es stehen Updates zur Verfügung“, meldet der Computer – und veraltete Programme werden durch verbesserte Versionen ersetzt. Dass so etwas auch in der Theologie funktionieren soll, wundert einen. Geht es da nicht um ewige Wahrheiten? Um zeitlose Werte, die sich nicht „verbessern“ lassen? Mit „Update“ beißt es sich aber trotzdem nicht – denn es bedeutet „auf den neuesten Stand bringen“. Zwei Wissenschaftlerinnen an der Evangelisch-Theologischen Fakultät der Universität Bonn haben jetzt genau das vor. Mit ihrem Internet-Projekt „Theologische Updates“ wollen sie Kollegen, die den christlichen Glauben an der Basis vermitteln – zum Beispiel Pfarrer, Lehrer und Prädikanten, auch Ehrenamtliche und Journalisten -, mit aktuellen Entwicklungen des Fachs vertraut machen.

Kernsätze neu verstanden

Auf die Beine gestellt haben das neue Online-Angebot Professorin Dr. Cornelia Richter vom Institut für Hermeneutik und ihre Wissenschaftliche Mitarbeiterin Katharina Opalka, zur Pfarrerin ausgebildete Theologin. „Es zeigt sich, dass sich nach dem Examen so mancher Teil des Gelernten leider relativ rasch in eingefahrene Praxisformulierungen hinein verengt“, erläutert Prof. Richter. „Andere Dinge bleiben zwar sehr präsent, aber oft auf dem Stand der Zeit, in der man studiert hat. Dabei hat sich in den vergangenen Jahren in der Theologie unglaublich viel getan.“ Das betrifft etwa Bibeltexte: Die Forschung hat sie mit vielfältigen Überlieferungen verglichen und festgestellt, dass sie aus völlig anderen Zeiten stammen als angenommen – und daher auch anders verstanden werden müssen.

Auch manches Element der christlichen Lehre wird heute von der Fachwelt neu interpretiert. Der „Opfertod Jesu zur Vergebung der Sünden“ zum Beispiel. „Dass ein rachsüchtiger Gott seinen Sohn opfern müsse, weil die Menschen gesündigt haben, ist für heutige Menschen eine hoch brutale Theorie“, sagt Prof. Richter. Wie sie erläutert, geht sie auf den Denker Anselm von Canterbury zurück (er starb im Jahre 1109), sei also „ein mittelalterliches Konstrukt, das in dieser Form in der Bibel nicht angelegt ist“. Anselm argumentierte ungefähr so: Gott und der Mensch haben einen Bund, das heißt eine Art Vertrag geschlossen. Während die Menschheit diesen Bund durch ihre Sünden gebrochen habe, halte Gott als höchste Instanz der Gerechtigkeit an den „Vertragsbedingungen“ konsequent fest. „Der Mensch des Mittelalters dachte: Gerade weil Gott gerecht ist, muss er sich an die Regeln halten und deshalb Wiedergutmachung fordern“, so die Theologin. „Der Mensch kann sie nach Anselm aber nicht leisten, also braucht es Jesus Christus, der für ihn eintritt.“ Hätte Gott auf Jesu Kreuzestod verzichtet, „wäre das nach mittelalterlichem Verständnis ein Zeichen absoluter Willkür.“

Ganz anders sieht das der heutige Mensch, der einer genau gegensätzlichen Logik folgt, sagt Prof. Richter. „Für uns ist Gott gerecht, wenn er von einem Opfer absieht, wenn er Gnade vor Recht ergehen lässt. Wenn man sich das klarmacht, wird deutlich, dass man die Bibel immer in die eigene Zeit hinein liest. Das geht so weit, dass man sie heute historisch präziser liest und merkt, dass Begriffe wie »Sühne« oder »Stellvertretung« für den Tod Jesu in der Bibel selbst gar nicht ausgesagt werden.“ Doch sei diese genauere Lesart in der Forschung so jung, dass sie in die Praxis vielerorts noch gar nicht eingegangen sein kann. „Insofern helfen unsere Updates, das tradierte Wissen auf neues Niveau zu bringen – nicht »besser«, aber neu verstanden.“

Keine „theologische Entscheidungsinstanz“

Seit November ist die fertig programmierte Seite am Netz, jetzt ist die Testphase abgeschlossen. Das Prinzip ist einfach: Wer eine Frage hat, kann sie (auch anonym) in eine Suchmaske eintragen und abschicken. Nach einer gewissen Bearbeitungszeit erscheint an gleicher Stelle die Expertenantwort. Schon in der Testphase ging es um gewichtige Probleme. Darf man beim Abendmahl die Einsetzungsworte ändern? Was heißt es, wenn das Dogma sagt, Gott sei eine „Person“? Ist ein christlicher Segen auch für Tiere oder gar Maschinen denkbar?

Prof. Richter betont, dass sich die Universität Bonn mit dem Projekt nicht zur „theologischen Entscheidungsinstanz“ aufschwingen will. „Die Beiträge sind von unserer Position gefärbt und sie sind – eben ganz im Sinne aktueller Forschung – jeweils zeitbedingt. Was ich heute dort schreibe, kann in einem Jahr neu kommentierungsbedürftig sein.“ Deswegen gibt es für die Besucher der Seite auch die Möglichkeit, die Antworten selbst zu kommentieren und vertieft nachzufragen.

Internet: www.theol-updates.uni-bonn.de

Molekulare Details zur Regulation der HCV-Replikation identifiziert

HCV Polyprotein und dessen Prozessierung zu funktionellen Bausteinen (oben), NS3 Struktur mit den identifizierten regulatorischen Aminosäuren (unten; Abb.: Tautz et al.) Foto: Uni Lübeck
HCV Polyprotein und dessen Prozessierung zu funktionellen Bausteinen (oben), NS3 Struktur mit den identifizierten regulatorischen Aminosäuren (unten; Abb.: Tautz et al.)
Foto: Uni Lübeck

Virologen und Zellbiologen aus Lübeck, Heidelberg und den USA klären Mechanismen der Infektion mit dem Hepatitis C Virus genauer auf Hepatitis C Virus (HCV) ist das wichtigste ätiologische Agens von sporadischen und transfusionsassoziierten non-A, non-B-Hepatitis. Ungefähr die Hälfte aller Infektionen führen zu einer chronischen Form der Lebererkrankung mit verschiedenen klinischen Manifestationen von einem asymptomatischen Trägerstatus bis hin zu chronisch aktiver Hepatitis, Leberzirrhose und Leberzellkarzinom.

Das Hepatitis C Virus wird hauptsächlich über die parenterale Route oder durch die Verwendung von kontaminierten Blutprodukten (vor 1991) übertragen. Durch die Durchführung von diagnostischen Tests auf HCV kontaminierte Blutprodukte konnte die Häufigkeit von neuen HCV-Infektionen in den letzten Jahren drastisch gesenkt werden. HCV ist trotzdem weiterhin ein ernstes medizinisches Problem, da über 170 Millionen Menschen dauerhaft mit diesem Virus infiziert sind und ein hohes Risiko für schwere chronische Lebererkrankung wie Leberzirrhose und
Leberzellkarzinom haben.

Wie bei vielen anderen Positivstrang-RNA Viren sind im viralen Lebenszyklus von Hepatitis C während der Assemblierung der viralen Viruspartikel neben den Strukturproteinen auch die Nichtstrukturproteine (NS) sowie verschiedene zelluläre Komponenten involviert. Die Nichtstrukturproteine sind auch essentiell am Prozess der Reifung von viralen Replikationskomplexen beteiligt. Dieser Prozess muss exakt gesteuert werden, um einen funktionellen Zusammenbau viraler Replikationskomplexe zu gewährleisten. Bei diesem Vorgang spielt die zeitliche Regulierung der viralen Polyprotein-Prozessierung oft eine entscheidende Rolle. Die große Bedeutung dieser Regulation ist besonders gut an der zwingenden Notwendigkeit einer effizienten NS2-NS3-Spaltung für eine erfolgreiche HCV Genomreplikation zu beobachten.

Die genauere Charakterisierung der molekularen Mechanismen dieser NS2-NS3 Spaltungsregulation waren Gegenstand der Arbeit von Forschern um Prof. Norbert Tautz (Institut für Virologie und Zellbiologie der Universität zu Lübeck) aus Lübeck, Heidelberg und New Heaven, USA. In dieser Studie wurden neue detaillierte Erkenntnisse darüber gewonnen, wie die Regulation der NS2-NS3 Spaltung auf molekularer Ebene stattfindet und warum eine vollständige Spaltung eine zwingende Voraussetzung für den viralen Lebenszyklus von HCV ist. Sie berichten über ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe von PLoS Pathogens.

„Wir zeigen in dieser Arbeit, dass drei konservierte Aminosäuren eines hydrophoben NS3-Oberflächenareals eine wichtige Schalterfunktion im viralen Lebenszyklus besitzen“, sagt Prof. Tautz. „Auf der einen Seite sind diese Aminosäuren wichtig für die Aktivierung der NS2 Protease durch NS3, welche zur effizienten NS2-NS3-Spaltung führt. Gleichzeitig ist eine dieser drei Aminosäuren ein kritischer Faktor für die HCV-Genomreplikation, wie eine detaillierte Charakterisierung der beteiligten NS3 Oberflächenreste bezüglich ihrer Rolle in der viralen RNA Replikation zeigte.“

Überraschenderweise ergaben weitere Experimente, dass die NS2-NS3-Spaltung eine zwingende Voraussetzung für die NS5A Hyperphosphorylierung. Diese NS5A Hyperphosphorylierung ist ein Hinweis auf den erfolgreichen Zusammenbau der viralen Replikationskomplexe.

„Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass im Zuge des schrittweisen Aufbaues von funktionellen viralen Replikationskomplexen eine geordnete Kaskade von molekularen Ereignissen stattfinden muss“, erläutert der Lübecker Virologe. „In ungespaltenem NS2-NS3 fördert das hydrophobe NS3 Oberflächenareal die NS2 Protease Stimulation und damit die NS2-NS3-Spaltung. Nach erfolgreicher NS2-NS3-Spaltung wird dieser NS3 Oberflächenbereich für den nächsten Schritt, dem Zusammenbau der funktionellen Replikase zugänglich. Im Zuge dieser Assemblierung kann das nun freigesetzte NS3 Oberflächeareal durch Protein-Protein Interaktionen, die derzeit in unserer Gruppe genauer untersucht werden, die NS5A Hyperphosphorylierung und damit die Vermehrung des viralen RNA Genoms effektiv fördern.“

Titel der Publikation:
„A Conserved NS3 Surface Patch Orchestrates NS2 Protease Stimulation, NS5AHyperphosphorylation and HCV Genome Replication.“ PLoS Pathogens 10.1371/journal.ppat.1004736
Olaf Isken1, Ulrike Langerwisch1, Vlastimil Jirasko2, Dirk Rehders3, Lars Redecke3, Harish Ramanathan4, Brett D. Lindenbach4, Ralf Bartenschlager2, Norbert Tautz1
1 Institute of Virology and Cell Biology, University of Lübeck, Germany,
2 Department of Molecular Virology, University of Heidelberg, Heidelberg, Germany,
3 Joint Laboratory for Structural Biology of Infection and Inflammation of the University of Hamburg and the University of Lübeck, DESY, Hamburg, Germany,
4 Department of Microbial Pathogenesis, Yale University, New Haven, Connecticut, United States of America.

Die Arbeit wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, TA 218 2-1) und Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF, Grants 01KX0806 und 01KX0807) gefördert.

Neue Funktionsweise molekularer Lichtschalter entdeckt

Kieselalgen spielen für die Wasserqualität und für das Weltklima eine wichtige Rolle. Sie erzeugen einen großen Teil des Sauerstoffs in der Erdatmosphäre und bewerkstelligen etwa ein Viertel der globalen CO2-Assimilation, wandeln also Kohlenstoffdioxid in organische Stoffe um. Ein entscheidender Faktor dabei sind ihre Lichtrezeptoren.

Forscher der Universität Leipzig und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung haben nun herausgefunden, dass die Art des Lichts den Kohlenstofffluss in den Algen steuert. Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler kürzlich in der renommierten Online-Fachzeitschrift PLOS ONE veröffentlicht.

Lichtmikroskopische Aufnahme der Kieselalge Foto: Christian Wilhelm / Uni Leipzig
Lichtmikroskopische Aufnahme der Kieselalge
Foto: Christian Wilhelm / Uni Leipzig

„Kieselalgen zeigen eine besondere Art, auf Licht zu reagieren und ihren Stoffwechsel den wechselnden Lichtbedingungen im Wasser anzupassen“, sagt Prof. Dr. Christian Wilhelm, Leiter der Abteilung Pflanzenphysiologie an der Universität Leipzig. „Wir konnten nun erstmals zeigen, dass Lichtrezeptoren, die die Intensität des blauen oder des roten Lichts messen können, nicht nur die Gentranskription verändern, sondern direkt die Aktivität von Enzymen im Stoffwechsel steuern.“

Ein rascher Lichtwechsel von Blau- zu Rotlicht und umgekehrt beeinflusse zwar nicht die Photosynthese-Leistung, der Stoffwechsel werde aber innerhalb von 15 Minuten drastisch umgesteuert. „So können im Rotlicht gewachsene Zellen, die in einem blauen Lichtmilieu weiter kultiviert werden, zwar noch immer Photosynthese treiben, aber nicht mehr wachsen.“

Diese „Lichtschalter“ könne man nun benutzen, um den Kohlenstofffluss in Zellen zu steuern. Der Nachweis dafür gelang mittels der am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung etablierten Metabolomplattform MetaPro. „Es eröffnen sich damit neue Wege für die biotechnologische Steuerung von Zellen“, erklärt Christian Wilhelm.

„Diese Arbeit ist ein weiterer Beleg für den Mehrwert von intensiven Kooperationen zwischen außeruniversitären und universitären Einrichtungen, insbesondere mit der Fakultät für Biowissenschaften, Pharmazie und Psychologie“ freut sich Prof. Martin von Bergen, Sprecher des Departments für Metabolomics am UFZ und einer der Mitautoren.

Die Leipziger Algenexperten der Pflanzenphysiologie an der Universität Leipzig hatten vor zwei Jahren bereits mit einer anderen Publikation auf sich aufmerksam gemacht: Zusammen mit Wissenschaftlern aus Karlsruhe und Bremen erbrachten sie den Beweis, dass sich Sonnenlicht mithilfe von Mikroorganismen hocheffizient in reines Erdgas umwandeln lässt. Dabei wird der Stoffwechsel von Grünalgen umgelenkt.

Veröffentlichung zu den Kieselalgen:
The Acclimation of Phaeodactylum tricornutum to Blue and Red Light Does Not Influence the Photosynthetic Light Reaction but Strongly Disturbs the Carbon Allocation Pattern
DOI: 10.1371/journal.pone.0099727

Veröffentlichung zu den Grünalgen:
Methane production from glycolate excreting algae as a new concept in the production of biofuels
DOI: 10.1016/j.biortech.2012.06.120

Geschwindigkeitsrekord im Gehirn

Nervenzellen im Gehirn können Informationen mit erstaunlich hoher Geschwindigkeit austauschen, nämlich 1.000 Mal pro Sekunde. Ein wichtiger Faktor für die schnelle Informationsverarbeitung. Neurophysiologen der Universität Leipzig haben ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sie Aktionspotenziale vor und hinter einer Kontaktstelle von zwei Nervenzellen messen können. Ihre Ergebnisse sind aktuell in der angesehenen neurowissenschaftlichen Zeitschrift „Neuron“ erschienen.

Nervenzellen im Gehirn ticken enorm schnell. Foto: Stefan Hallermann
Nervenzellen im Gehirn ticken enorm schnell.
Foto: Stefan Hallermann

Wie schnell tickt unser Gehirn? Die Antwort brachte für das Wissenschaftlerteam um Prof. Dr. Stefan Hallermann vom Carl-Ludwig-Institut für Physiologie eine überraschende Erkenntnis: Zusätzlich zu ihrer großen Anzahl und hohen Vernetzung ticken Nervenzellen im Gehirn auch noch enorm schnell. Das menschliche Gehirn hat ungefähr 100 Milliarden Nervenzellen. Jede von ihnen ist durchschnittlich mit tausend anderen verbunden.

Diese immense Parallelität allein führt schon zu Beschleunigung. Damit aber nicht genug, zusätzlich feuert jede Nervenzelle ihre elektrischen Signalreize auch noch mit enormer Geschwindigkeit an ihre Nachbarn weiter. Die Wissenschaftler sprechen von Aktionspotenzialen. Bisher galt die Einheit von 100 Hertz in den Lehrbüchern als Standard. Die Leipziger haben jetzt 1.000 Hertz gemessen.

„Im Experiment haben wir die Höchstleistung künstlich geschaffen, indem wir die Zellen bei maximaler Stimulation bis an ihre Leistungsgrenze führten“, sagt Hallermann. „Aber die Tatsache, dass die Zellen so schnell feuern können, spricht für mich dafür, dass das Potenzial auch benutzt wird.“ Mehr als die Frequenz habe ihn jedoch überrascht, so der Neurophysiologe, dass die Aktionspotenziale in der Zelle so kurz, also ultraschnell, sind. Kurze Aktionspotenziale machen den Weg frei, schnell danach ein weiteres hinterher feuern zu können. „Wenn die Aktionspotenziale länger wären, beispielsweise eine Millisekunde, wären Frequenzen von 1.000 Hertz nicht möglich,“ erläutert einer der Erstautoren, Dr. Igor Delvendahl.

Mit neuer Messmethode zum Erfolg

Die zweite überraschende Erkenntnis der Arbeit ist, dass die Aktionspotenziale zur nächsten Zelle übertragen werden. Diese Erkenntnis konnte nur gewonnen werden, weil die Leipziger Wissenschaftler ein kompliziertes Messverfahren an den Kontaktstellen von zwei Nervenzellen (Synapsen) entwickelten. Diese methodische Weiterentwicklung macht einen großen Teil der wissenschaftlichen Arbeit aus. Bei der sogenannten „patch-clamp-Technik“ werden winzige Glaspipetten mit einem Durchmesser von einem Mikrometer an die Zellen herangefahren, um ihre elektrischen Signale zu messen.

Die Herausforderung war es, eine Pipette auf die Signale sendenden feinen Enden (Axone oder auch präsynaptischen Endigungen) sowie gleichzeitig eine zweite Pipette auf den Zellkörper der empfangenden Zelle zu positionieren. Um die präsynaptischen Endigungen besser finden zu können, haben die Wissenschaftler sie fluoreszierend eingefärbt. Es gibt wenige Stellen im Gehirn, an denen derartige Paarableitungen von der prä- und postsynaptischen Zelle möglich sind. Deshalb ist die neue Messmethode ein technischer Durchbruch.

Rennen und einem unerwarteten Hindernis ausweichen: Die Wissenschaft weiß noch nicht, wo genau solch schnelle Entscheidungen im Gehirn entstehen, wahrscheinlich arbeiten mehrere Areale zusammen. Die Leipziger haben sich deshalb auf ein Areal konzentriert, bei dem ein Großteil der sensorischen Information landet und weitergegeben werden muss. Damit es an solch einer Stelle nicht zu einer Art Verkehrsstau kommt, müssen die Informationen möglichst schnell über kurze Aktionspotenziale weitergegeben werden. Wie eine schnelle Signalweitergabe an die Muskeln funktioniert, ist bislang noch nicht geklärt, weil es technisch nicht leicht ist, solche hohen Frequenzen zu analysieren. „Für den Neurostandort Leipzig ist es wichtig, dass wir im Team solche international sichtbaren Publikationen zustande bringen.

Das ebnet letztlich den Weg, gute Mitarbeiter zu gewinnen und Forschungsverbünde aufzubauen“, ist Hallermann überzeugt. Den Mediziner und Physiker fasziniert es, mit naturwissenschaftlichen Methoden und hochtechnischen Mikroskopen die Informationsverarbeitung im Gehirn zu untersuchen. Langfristig hat er die Hoffnung, dass mit Hilfe der Grundlagenforschung die Hirnfunktionen besser verstanden werden, um dann bei neurologischen oder psychiatrischen Erkrankungen zu einer besseren Therapie zu kommen.

Fachveröffentlichung:
Ultrafast Action Potentials Mediate Kilohertz Signaling at a Central Synapse
DOI: 10.1016 / j.neuron.2014.08.036

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