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Einfluss von 5G-2R Frequenzen (27 und 40.5 GHz) auf das Transkriptom und Epigenom menschlicher Hautzellen

Einfluss von 5G-2R Frequenzen (27 und 40.5 GHz) auf das Transkriptom und Epigenom menschlicher Hautzellen Fachgespräch "Forschungsstand Stromnetze und Mobilfunk" Einfluss von 5G-2R Frequenzen (27 und 40.5 GHz) auf das Transkriptom und Epigenom menschlicher Hautzellen (PDF, 2 MB, Datei ist barrierefrei⁄barrierearm) Stand: 16.05.2022

Investigation of the possible indirect effects of electromagnetic fields on the genome

Investigation of the possible indirect effects of electromagnetic fields on the genome A repeatedly postulated mechanism of action of radiofrequency electromagnetic fields (RF EMF ) is damage to the genome through direct changes in the genetic code. Many studies in this field lack necessary quality criteria, such as blinding or adequate exposure . The study aims to summarise the existing body of studies and then conduct experimental studies in cells. What is the issue? Time and again, the fear that high- frequency electromagnetic fields can damage or change the genome is expressed. However, this has not yet been proven. In addition, high- frequency fields are not energetic enough to be able to directly change the genome. Scientists are therefore discussing whether there could be indirect or secondary effects on the genome. For example, the fields could influence epigenetic modifications, which are reversible chemical changes to the genome. All these epigenetic modifications together are referred to as the epigenome, which determines how the genetic information of the genome is read. Like direct damage to the genome, damage to the epigenome can be a first step towards disease. What is the current situation? Some studies have investigated the influence of high- frequency fields on the epigenome and the reading behaviour of the genetic information of the genome. However, between these studies there were considerable differences with respect to which cells or animal species were examined how long the cells or animals were exposed to the fields which frequencies were used Many studies also lack necessary quality criteria such as blinding or appropriate and reproducible exposure to fields. The results of these studies, some of which differ considerably, are therefore difficult to classify from the perspective of radiation protection . The performance of further, high-quality studies is thus necessary for further risk assessment. What are the objectives of the BfS research project? The first phase of the project is a literature review in order to summarise the existing studies and evaluate them according to defined quality criteria. In the second phase of the project, an experimental study will be conducted on specific cells in order to investigate possible changes caused by radiofrequency fields. Which cells are examined and the exact exposure conditions result from the literature study from the first phase , which is meant to verify possibly relevant observations of studies already conducted. State of 2023.10.11

Untersuchung möglicher indirekter Wirkungen elektromagnetischer Felder auf das Erbgut

Untersuchung möglicher indirekter Wirkungen elektromagnetischer Felder auf das Erbgut Ein immer wieder postulierter Wirkmechanismus von hochfrequenten elektromagnetischen Feldern ( HF EMF ) ist die Schädigung des Genoms durch direkte Veränderungen des genetischen Codes. Viele Studien in diesem Bereich lassen notwendige Qualitätskriterien, wie Verblindung oder eine adäquate Exposition , vermissen. Die Untersuchung soll die vorhandene Studienlage zusammenfassen und anschließend experimentelle Studien an Zellen durchführen. Worum geht es? Immer wieder wird die Befürchtung geäußert, dass hochfrequente elektromagnetische Felder das Erbgut schädigen oder verändern können. Das ist bis heute nicht nachgewiesen. Zudem sind hochfrequente Felder nicht energiereich genug, um das Erbgut direkt verändern zu können. Daher diskutiert die Wissenschaft, ob es möglicherweise indirekte bzw. sekundäre Wirkungen auf das Erbgut geben könnte. So könnten die Felder die sogenannten epigenetischen Modifikationen beeinflussen. Das sind chemische Veränderungen am Erbgut, die wieder rückgängig gemacht werden können. Alle diese epigenetischen Modifikationen zusammen werden Epigenom genannt. Es bestimmt, wie die genetischen Informationen des Erbgutes gelesen werden. Ein Schaden am Epigenom kann also wie ein direkter Schaden am Erbgut ein erster Schritt für Krankheiten sein. Wie ist die Ausgangssituation? Einige Studien untersuchten den Einfluss hochfrequenter Felder auf das Epigenom und das Ableseverhalten der genetischen Informationen des Erbguts. Zwischen diesen Studien gab es aber erhebliche Unterschiede darin, welche Zellen oder Tierarten untersucht wurden, wie lange die Zellen bzw. Tiere den Feldern ausgesetzt waren und welche Frequenzen genutzt wurden. Auch fehlen bei vielen Studien notwendige Qualitätskriterien wie Verblindung oder eine geeignete und nachvollziehbare Exposition (Ausgesetzsein gegenüber Feldern). Die Ergebnisse dieser zum Teil sehr unterschiedlichen Studien lassen sich aus Sicht des Strahlenschutzes daher schwer einordnen. Aus diesem Grund ist die Durchführung weiterer, qualitativ hochwertiger Studien für die weitere Risikobewertung notwendig. Welche Ziele hat das Forschungsvorhaben des BfS? Die erste Phase des Projekts ist eine Literaturstudie , um die vorhandenen Studien zusammenzufassen und nach definierten Qualitätskriterien zu bewerten. In der zweiten Phase des Projekts wird eine experimentelle Studie an bestimmten Zellen durchgeführt, um mögliche Veränderungen durch hochfrequente Felder zu untersuchen. Welche Zellen untersucht werden und die genauen Expositionsbedingungen ergeben sich aus der Literaturstudie aus Phase 1. Damit sollen möglicherweise relevante Beobachtungen bereits durchgeführter Studien überprüft werden. Stand: 11.10.2023

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Phytomedizin, Fachgebiet Epigenetik (190e) durchgeführt. Erstmalig werden im Projekt epigenetische Mechanismen (DNA Methylierung und Histonmodifikationen) genutzt, um eine innovative und umweltfreundliche Pflanzenschutztechnologie zu entwickeln. Mittels eines modifizierten CRISPR/Cas-Systems werden Krankheits-assoziierte Gene in Pflanzen epigenetisch editiert (EpiEdit) und damit die Resistenz von Nutzpflanzen gegenüber Pilzkrankheiten erhöht. Das Projekt greift dafür auf zwei essenzielle Vorarbeiten zurück (1) ein bereits etabliertes EpiEdit-System in der Modelpflanze Arabidopsis thaliana zur Steuerung der (De)Methylierung und somit (In)Aktivierung Krankheits-assoziierter Gene und (ii) ein genomweites DNA-Methylomprofil von mit Mehltau infizierten Gerstenpflanzen. Basierend darauf werden wir zeigen, dass eine durch EpiEdit herbeigeführte pilzliche Krankheitsresistenz eine vielversprechende Alternative zu konventionellen, chemisch-synthetischen Fungiziden darstellt. Um den Weg für zukünftige EpiEdit-Anwendungen in Kulturpflanzen zu ebnen, werden wir (1) genomweite DNA-Methylomprofile eingehend analysieren und auf Fusarium infizierte Gerstenpflanzen ausdehnen, um geeignete Zielgene für EpiEdit zu identifizieren (2) ein CRISPR/Cas-basiertes EpiEdit-System für Gerste etablieren, um die (In)Aktivierung von Krankheits-assoziierten Genen über (De)Methylierung zu realisieren. Durch die exemplarische Anwendung des EpiEdit-basierten Pflanzenschutzkonzeptes auf zwei Getreide-Pilz Pathosysteme soll die generelle Machbarkeit und Übertragbarkeit der Technologie zur Kontrolle anderer Pflanzenkrankheiten demonstriert werden. Außerdem werden im Projekt (3) dynamische Veränderungen des Epigenoms der Gerste in Reaktion auf Pilzinfektionen untersucht und stress-induzierte epigenetische Veränderungen hinsichtlich ihrer funktionellen Relevanz bewertet. Außerdem erarbeitet das Projekt das erste Gerste Multi-Omics-Pathoepigenom-Datenset.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Justus-Liebig-Universität Gießen, Institut für Genetik, AG Dammann durchgeführt. Erstmalig werden im Projekt epigenetische Mechanismen (DNA Methylierung und Histonmodifikationen) genutzt, um eine innovative und umweltfreundliche Pflanzenschutztechnologie zu entwickeln. Mittels eines modifizierten CRISPR/Cas-Systems werden Krankheits-assoziierte Gene in Pflanzen epigenetisch editiert (EpiEdit) und damit die Resistenz von Nutzpflanzen gegenüber Pilzkrankheiten erhöht. Das Projekt greift dafür auf zwei essenzielle Vorarbeiten zurück (1) ein bereits etabliertes EpiEdit-System in der Modelpflanze Arabidopsis thaliana zur Steuerung der (De)Methylierung und somit (In)Aktivierung Krankheits-assoziierter Gene und (ii) ein genomweites DNA-Methylomprofil von mit Mehltau infizierten Gerstenpflanzen. Basierend darauf werden wir zeigen, dass eine durch EpiEdit herbeigeführte pilzliche Krankheitsresistenz eine vielversprechende Alternative zu konventionellen, chemisch-synthetischen Fungiziden darstellt. Um den Weg für zukünftige EpiEdit-Anwendungen in Kulturpflanzen zu ebnen, werden wir (1) genomweite DNA-Methylomprofile eingehend analysieren und auf Fusarium infizierte Gerstenpflanzen ausdehnen, um geeignete Zielgene für EpiEdit zu identifizieren (2) ein CRISPR/Cas-basiertes EpiEdit-System für Gerste etablieren, um die (In)Aktivierung von Krankheits-assoziierten Genen über (De)Methylierung zu realisieren. Durch die exemplarische Anwendung des EpiEdit-basierten Pflanzenschutzkonzeptes auf zwei Getreide-Pilz Pathosysteme soll die generelle Machbarkeit und Übertragbarkeit der Technologie zur Kontrolle anderer Pflanzenkrankheiten demonstriert werden. Außerdem werden im Projekt (3) dynamische Veränderungen des Epigenoms der Gerste in Reaktion auf Pilzinfektionen untersucht und stress-induzierte epigenetische Veränderungen hinsichtlich ihrer funktionellen Relevanz bewertet. Außerdem erarbeitet das Projekt das erste Gerste Multi-Omics-Pathoepigenom-Datenset.

Mikrobiom-Übertragung von resistenten auf anfällige Baumarten als neue Methode zur Bekämpfung phytopathogener Pilze in der Forstwirtschaft

Das Projekt "Mikrobiom-Übertragung von resistenten auf anfällige Baumarten als neue Methode zur Bekämpfung phytopathogener Pilze in der Forstwirtschaft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Die Projektidee beruht darauf, dass manche Arten, Varietäten oder Provenienzen der Ulmen und Douglasien Resistenzen gegenüber den Erregern des Ulmensterbens bzw. der Douglasienschütte besitzen. Die Hintergründe für diese Krankheitsresistenzen sind bisher unbekannt und können durch das Pflanzengenom, durch epigenetische Veränderungen und/oder durch das Mikrobiom gefördert werden. Die chinesische Ulme (Ulmus parvifolia) ist, im Gegensatz zu der einheimischen Bergulme (U. glabra), oft resistent gegenüber dem Erreger des Ulmensterbens (Ophiostoma novo-ulmi). Bei der Douglasie (Pseudotsuga menziesii) ist bekannt, dass bei der Anfälligkeit gegenüber der Rostigen Douglasienschütte (Rhabdocline pseudotsugae) besonders Herkunftsunterschiede eine entscheidende Rolle spielen. So ist die Küstendouglasie (var. menziesii) widerstandsfähiger gegenüber dem Erreger der Krankheit als die Gebirgsdouglasie (var. glauca). Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll eine mögliche Beteiligung des Mikrobioms und des Epigenoms an der Ausprägung der Krankheitsresistenzen untersucht werden. Unter Verwendung beider Testsysteme soll eine effektive Methode zum Transfer der Mikrobiome resistenter Arten bzw. Varietäten auf anfällige Baumarten etabliert werden. Dazu werden verschiedene Übertragungsmethoden getestet. Hervorzuheben ist, dass im Gegensatz zu anderen biologischen Kontrollsystemen, bei denen Einzelisolate oder Konsortien verwendet werden, hier das vollständige Mikrobiom der resistenten Bäume übertragen werden soll. Die Wirkung der Mikrobiom-Übertragung soll durch Resistenztests mit den entsprechenden Erregern bewertet werden. Neben der phänotypischen Bewertung werden Untersuchungen der DNA Aufschluss darüber geben, ob die Mikrobiom-Übertragung epigenetische Veränderungen an den einheimischen Baumarten ausgelöst hat, die zur Resistenz führen.

Epigenetische Veränderungen unterschiedlicher Zelltypen bei erhöhter Feinstaubbelastung

Das Projekt "Epigenetische Veränderungen unterschiedlicher Zelltypen bei erhöhter Feinstaubbelastung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Charité - Universitätsmedizin Berlin durchgeführt. a) Zielstellung: In diesem Forschungsprojekt sollen die Mechanismen der Wirkung von Feinstäuben mit einer neuen epigenetischen Methode untersucht werden. Diese Kenntnisse sind in der Zukunft erforderlich, auch längerfristige Wirkungen (z.B. Lungenkrebs) frühzeitig abzuschätzen. Dieses Vorhaben schafft die Grundlagen dafür, das HBM durch einen neuen Wirkungsparameter zu ergänzen und somit eine Risikobeurteilung in Zukunft möglich zu machen. b) fachliche Begründung: Dass eine erhöhte Feinstaubbelastung zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen kann, ist bekannt. Auch sind einige epigenetische Veränderungen (DNA-Methylierungen, miRNAs) in Blutzellen bekannt, die mit einer erhöhten Feinstaubbelastung assoziiert sind. Wichtig sind aber besonders die Wirkungen an den Zellen, die in direktem Kontakt mit den Luftschadstoffen stehen. Diese Zellen der oberen und unteren Atemwege kommen im Sputum (abgehusteter Auswurf) und in der Nasallage (Nasenspülung) vor und können daher einfach gewonnen werden. c) Herangehensweise: Es soll eine Probandenstudie durchgeführt werden, in der zwei Kollektive miteinander verglichen werden: Probanden, die einer hohen Feinstaubbelastung ausgesetzt sind und solche mit einer niedrigen Belastung. Zunächst soll die Nasallavage auf epigenetische Veränderungen hin untersucht werden: zum einen sollen DNA-Methylierungen (Veränderungen an der DNA selbst) und zum anderen microRNAs (regulieren die Genexpression auf RNA-Ebene) analysiert werden. Zum anderen sollen Blutproben und Sputumproben gewonnen werden, die zu einem späteren Zeitpunkt auch epigenetisch analysiert werden sollen. d) Output: Erstmalig wird eine umfassende epigenetische Analyse von Veränderungen von Zellen, die mit der auslösenden Noxe Feinstaub direkt in Berührung kommen, möglich sein.

Biotechnische Anpassung und Nutzung von Ölsaatenpflanzen als alternative Bio-Schmierstoffe mit Hilfe ausgewählter molekulargenetischer Methoden auf epigenetischer Ebene

Das Projekt "Biotechnische Anpassung und Nutzung von Ölsaatenpflanzen als alternative Bio-Schmierstoffe mit Hilfe ausgewählter molekulargenetischer Methoden auf epigenetischer Ebene" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Bremerhaven, Bremerhavener Institut für angewandte Molekularbiologie durchgeführt. Im Vorhaben BioGrease soll die seit 2019 bestehende Zusammenarbeit der Hochschule Bremerhaven mit der Universität EAFIT in Kolumbien von der akademischen Plattform (Double Degree) auf die Forschung ausgeweitet werden. Methoden der Optimierung des Pflanzengenoms sollen durch die Kombination der Expertisen beider Partner auf das Level des Epigenoms erweitert werden. Die Entwicklung wird am Beispiel der Rizinusbohne durchgeführt, deren Ricinolsäure-Produktion erhöht werden soll, da diese eine wichtige Rolle in der chemischen und technischen Industrie spielen. Im Verlauf des Projektes sollen weitere industrierelevante Pflanzen zur Produktion der Ölsäure ausgewählt werden, damit auch Industriepartner aus Deutschland und Europa adressiert werden können. Der wissenschaftliche Austausch erfolgt zu Beginn im Rahmen von online-Vortragsreihen sowie einer Partnering-Veranstaltung und einem Workshop in Kolumbien und Deutschland. Dabei sollen Kontakte zu weiteren Partnern aus Industrie und Wissenschaft geknüpft werden, deren Zusammenarbeit sich in einem gemeinsamen Forschungsprojekt verstetigt.

Epigenetisches Editieren von Immunitätsgenen zur Verbesserung der Krank-heitsresistenz gegen Pilzpathogene am Beispiel der Gerste (Hordeum vulgare)

Das Projekt "Epigenetisches Editieren von Immunitätsgenen zur Verbesserung der Krank-heitsresistenz gegen Pilzpathogene am Beispiel der Gerste (Hordeum vulgare)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Phytomedizin, Fachgebiet Epigenetik (190e) durchgeführt. Erstmalig werden im Projekt epigenetische Mechanismen (DNA Methylierung und Histonmodifikationen) genutzt, um eine innovative und umweltfreundliche Pflanzenschutztechnologie zu entwickeln. Mittels eines modifizierten CRISPR/Cas-Systems werden Krankheits-assoziierte Gene in Pflanzen epigenetisch editiert (EpiEdit) und damit die Resistenz von Nutzpflanzen gegenüber Pilzkrankheiten erhöht. Das Projekt greift dafür auf zwei essenzielle Vorarbeiten zurück (1) ein bereits etabliertes EpiEdit-System in der Modelpflanze Arabidopsis thaliana zur Steuerung der (De)Methylierung und somit (In)Aktivierung Krankheits-assoziierter Gene und (ii) ein genomweites DNA-Methylomprofil von mit Mehltau infizierten Gerstenpflanzen. Basierend darauf werden wir zeigen, dass eine durch EpiEdit herbeigeführte pilzliche Krankheitsresistenz eine vielversprechende Alternative zu konventionellen, chemisch-synthetischen Fungiziden darstellt. Um den Weg für zukünftige EpiEdit-Anwendungen in Kulturpflanzen zu ebnen, werden wir (1) genomweite DNA-Methylomprofile eingehend analysieren und auf Fusarium infizierte Gerstenpflanzen ausdehnen, um geeignete Zielgene für EpiEdit zu identifizieren (2) ein CRISPR/Cas-basiertes EpiEdit-System für Gerste etablieren, um die (In)Aktivierung von Krankheits-assoziierten Genen über (De)Methylierung zu realisieren. Durch die exemplarische Anwendung des EpiEdit-basierten Pflanzenschutzkonzeptes auf zwei Getreide-Pilz Pathosysteme soll die generelle Machbarkeit und Übertragbarkeit der Technologie zur Kontrolle anderer Pflanzenkrankheiten demonstriert werden. Außerdem werden im Projekt (3) dynamische Veränderungen des Epigenoms der Gerste in Reaktion auf Pilzinfektionen untersucht und stress-induzierte epigenetische Veränderungen hinsichtlich ihrer funktionellen Relevanz bewertet. Außerdem erarbeitet das Projekt das erste Gerste Multi-Omics-Pathoepigenom-Datenset.

Langzeiteffekte von abiotischem Stress auf pflanzliche Genome - Protein- und Genomstabilität im UV-B Stress

Das Projekt "Langzeiteffekte von abiotischem Stress auf pflanzliche Genome - Protein- und Genomstabilität im UV-B Stress" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Department für Angewandte Pflanzenwissenschaften und Pflanzenbiotechnologie, Institut für Angewandte Genetik und Zellbiologie durchgeführt. Aufgrund menschlicher Einflüsse ist das Leben aller Organismen zur Anpassung an die langfristigen Konsequenzen globaler Klimaveränderungen wie Extremtemperaturen, erhöhte UV Strahlung und Trockenheit gezwungen. Pflanzen sind die wichtigsten und grundlegenden Nahrungsquellen. Sie müssen aufgrund ihrer sesshaften Lebensweise den extremen Stressbedingungen besonders widerstehen können und haben deshalb spezielle Strategien entwickelt, auf Umweltveränderungen zu reagieren. Dazu gehören kurzfristige Abwehr- und Ausgleichsreaktionen, aber auch langfristige Anpassungen der genetischen Substanz. Die letzteren können entweder in der DNA kodiert (genetische Veränderungen) oder durch Faktoren markiert sein, mit denen die DNA verpackt ist (epigenetische Markierungen). Unser Projekt wird die Auswirkungen von verschiedenen Stressbedingungen auf diese vererbbaren Eigenschaften in Pflanzen untersuchen. In einem systematischen Ansatz sieben österreichischer Forschungsgruppen, bestehend aus ExpertInnen für Stressbiologie, Pflanzenentwicklung, genetische Stabilität oder epigenetische Vererbung, werden die genetische und epigenetische Vielfalt einer repräsentativen Pflanzenart unter akutem und chronischem Langzeitstress untersucht. Wir wollen ausserdem herausfinden, ob Umweltveränderungen die Variationsbreite des genetischen Materials in späteren Generationen erhöht. Diese könnte gegebenenfalls für Pflanzenzüchtungsprogramme genutzt werden.

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