Nutzerexperimente/Nutzerdienst

Das PSI gratuliert Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna zum diesjährigen Nobelpreis für Chemie. Experimente an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS im Jahr 2013 ermöglichten es, die Struktur des Proteinkomplexes CRISPR-Cas9 aufzuklären.

Interview mit Stefan Janssen, Leiter NutzerbüroStefan Janssen leitet das Nutzerbüro am Paul Scherrer Institut PSI. Im Interview erklärt er, warum die Grossforschungsanlagen des PSI bei externen Forschern so beliebt sind, wie er die vielen Antragstellungen bearbeitet und in welcher Weise er die Nutzer unterstützt.

Mithilfe von Röntgenlicht aus der SLS konnten Hochgeschwindigkeitsaufnahmen der Flugmuskeln von Fliegen in 3-D erstellt werden. Ein Team von Wissenschaftlern der Oxford University, des Imperial Colleges (London) und des Paul Scherrer Instituts PSI entwickelte ein bahnbrechendes, neuartiges CT-Aufnahmeverfahren, mit dem sie das Innere von fliegenden Insekten filmen konnten. Die Filme gewähren einen Einblick in die Tiefe eines der komplexesten Mechanismen der Natur und zeigen, dass Strukturverformungen entscheidend dafür sind, wie eine Fliege ihren Flügelschlag steuert.

Mithilfe von Röntgen-Tomographie haben Forschende die Vorgänge in Materialien von Batterie-Elektroden detailliert untersuchen können. Anhand hochaufgelöster 3D-Filme zeigen sie auf, weshalb die Lebensdauer der Energiespeicher begrenzt ist.

Mit Hilfe von Röntgenlicht aus der Synchrotron Lichtquelle Schweiz des PSI ist es Paläontologen der Universität Bristol gelungen, ein Rätsel um den Ursprung der ersten Wirbeltiere mit harten Körperteilen zu lösen. Sie haben gezeigt, dass die „Zähne“ altertümlicher Fische (der sogenannten Conodonten) unabhängig von den Zähnen und Kiefern heutiger Wirbeltiere entstanden sind. Die Zähne dieser Wirbeltiere haben sich vielmehr aus einem Panzer entwickelt, der dem Schutz vor den Conodonten, den ersten „Raubtieren“, diente.

Interview mit Thomas HuthwelkerDas Paul Scherrer Institut stellt Forschenden aus aller Welt seine Forschungsanlagen für ihre wissenschaftliche Arbeit zur Verfügung. Damit diese optimale Bedingungen antreffen treiben die PSI-Mitarbeitenden im Hintergrund beträchtlichen Aufwand. Ein Interview mit einem Forscher erlaubt einen Blick hinter die Kulissen. Das Interview stammt aus der neuesten Ausgabe des PSI-Magazins Fenster zur Forschung.

Bislang war umstritten ob die frühesten Wirbeltiere, die Kiefer hatten, schon Zähne besassen oder nicht. Nun hat ein international zusammengesetztes Forschungsteam gezeigt, dass der urzeitliche Fisch Compagopiscis bereits Zähne hatte. Das deutet darauf hin, dass Zähne in der Evolution gemeinsam mit den Kiefern entstanden sind à oder zumindest kurz danach. Federführend bei dem Projekt waren Forscher der Universität Bristol (England), die entscheidenden Untersuchungen sind an der SLS durchgeführt worden.

Experimente am Paul Scherrer Institut bieten Einblicke in Vorgänge in vulkanischen Materialien, die darüber entscheiden wie heftig ein Vulkan ausbricht. Dabei haben Forschende ein Stück vulkanisches Material so aufgeheizt, dass darin Bedingungen entstanden, wie sie am Beginn eines Vulkanausbruchs herrschen. Sie nutzten dann Röntgenlicht aus der SLS, um in Echtzeit zu verfolgen, was in dem Gestein passiert, während es schmilzt.

Ähnlich einem Schredder zerlegt das Immunoproteasom Eiweisse in kleine Bruchstücke, die dann an der Oberfläche der Zelle präsentiert werden. Werden diese Eiweissteile als körperfremd erkannt, vernichtet das Immunsystem die Zelle. Bei Autoimmunerkrankungen wie Rheuma ist dieser Prozess gestört. Helfen könnte da, das Immunoproteasom zu hemmen. Mit Hilfe von Messungen am Paul Scherrer Institut ist es nun erstmals gelungen, die Struktur des Immunoproteasoms aufzuklären und Angriffsstellen für neue Medikamente aufzuzeigen.

Einzellige Organismen, die vor über einer halben Milliarde Jahre gelebt haben und deren Fossilien in China gefunden wurden, sind wohl die unmittelbaren Vorläufer der frühesten Tiere. Die amöbenartigen Einzeller haben sich in einer Weise in zwei, vier, acht usw. Zellen geteilt, wie es heute tierische (und menschliche) Embryonen tun. Die Forscher glauben, dass diese Organismen einem der ersten Schritte vom Einzeller zum Vielzeller in der Entwicklung richtiger Tiere entsprechen.

Forscher der Universität Basel und des Paul Scherrer Instituts konnten im Nanomassstab zeigen, wie sich Karies auf die menschlichen Zähne auswirkt. Ihre Studie eröffnet neue Perspektiven für die Behandlung von Zahnschäden, bei denen heute nur der Griff zum Bohrer bleibt. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift «Nanomedicine» veröffentlicht.

Ein internationales Forschungsteam hat in Experimenten am Paul Scherrer Institut gezeigt, dass der Boden in der Nähe der Wurzel mehr Wasser enthält als weiter weg. Offenbar legen sich die Pflanzen einen kleinen Wasserspeicher an, der ihnen über kürzere Trockenperioden hinweghelfen kann. Die Ergebnisse wurden durch Experimente mit Neutronentomografie möglich.

Der Umbau des Gehirns und der Sinnesorgane dürfte den Erfolg der Wirbeltiere, eines der grossen Rätsel der Evolutionsbiologie, erklären à so die Aussage einer Arbeit, die heute im Wissenschaftsjournal Nature erschienen ist. Die Forschenden konnten das Rätsel durch Untersuchungen des Gehirns eines 400 Millionen Jahre alten versteinerten Fisches à eines evolutionären Bindeglieds zwischen den heute lebenden kiefertragenden Wirbeltieren und den Kieferlosen.

Ribosomen sind die Proteinfabriken der lebenden Zellen à und selbst auch hochkomplexe Biomoleküle. Eine französische Forschungsgruppe hat nun erstmals die Struktur von Ribosomen in eukaryotischen Zellen bestimmt, also in komplexen Zellen, die über einen Zellkern verfügen. Ein wesentlicher Teil der Experimente wurde an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des Paul Scherrer Instituts durchgeführt.

Es ist ein zentraler Vorgang des Lebens: Nahrung verbindet sich mit Sauerstoff; dabei wird Energie frei und für unterschiedliche Prozesse im Organismus verfügbar. Mit Hilfe von Untersuchungen an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS am Paul Scherrer Institut konnten Forscher einen entscheidenden Teil dieses Vorgangs auf molekularer Ebene erklären.

Das Paul Scherrer Institut gratuliert Professor Venkatraman Ramakrishnan zum Erhalt des diesjährigen Nobelpreises für Chemie. Ramakrishnan ist langjähriger Nutzer der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS des Paul Scherrer Instituts und führt hier regelmässig Experimente zur Bestimmung der Struktur von Ribosomen durch, für die er nun den Nobelpreis erhalten hat.