Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bakterienprotein als Sensor

10.06.2015

Deutsch-Französisches Forschungsteam verbessert Verfahren zur Größenbestimmung einzelner Moleküle

Ein deutsch-französisches Team um Prof. Dr. Jan C. Behrends und Dr. Gerhard Baaken von der Universität Freiburg und Privatdozent Dr. Abdelghani Oukhaled von den Universitäten Evry und Cergy-Pontoise hat ein Verfahren weiterentwickelt, mit dem die Größe einzelner Moleküle präzise messbar ist.


Prinzip der Molekülgrößenbestimmung mit bakteriellen Nanoporen. Wenn sich ein Molekül in die vom Protein gebildete Pore setzt (oben Mitte), wird der Strom (rote Spur) durch die offene Pore (oben links) kurzzeitig teilweise unterbrochen. Größere Kettenmoleküle blockieren den Strom vollständiger und für längere Zeiten als kleinere. Dieser Effekt wird zur Größenvermessung genutzt.

Grafik: Jan C. Behrends

Die Forscherinnen und Forscher verwenden dazu das Protein Aerolysin aus dem Bakterium Aeromonas hydrophila anstelle des bislang gängigen Proteins alpha-Hämolysin aus dem Bakterium Staphylococcus aureus. Die Methode bleibt unverändert: Das Protein bildet eine Pore in einer künstlichen Zellmembran. In diese Pore geben die Forscher das Molekül, dessen Größe sie messen wollen.

Dazu leiten sie einen Ionenstrom durch die Pore. Das Molekül blockiert diesen Strom teilweise – ähnlich wie ein Gegenstand, der von einem Scheinwerfer beleuchtet wird und einen Schatten wirft. Anhand des restlichen Ionenstroms, der durch die Pore gelangt, ist es möglich, das Molekül zu vermessen. „Die neue Pore ist weit besser geeignet, um das gesamte Größenspektrum von Molekülen zu bestimmen“, sagt Behrends. Die Forscher veröffentlichten die Ergebnisse in der Fachzeitschrift „ACS Nano“.

Der entscheidende Vorteil: Polymere – aus sich wiederholenden Einheiten zusammengesetzte Kettenmoleküle – halten sich in der neuen Pore deutlich länger als eine Millisekunde, während die Verweildauer in der Hämolysin-Pore weniger als eine Millisekunde beträgt. Das Verfahren erlaubt es damit beispielsweise, der Größenunterschied zwischen zwei Molekülen, die sich nur durch ein Kettenglied unterscheiden, zu bestimmen.

Polymere wie das wasserlösliche, nicht-toxische und nicht-allergene Polyethylenglykol finden in Medizin und Biotechnologie vielfältige Anwendung, etwa um die Stabilität von Arzneistoffen zu erhöhen. Dazu sind präzise Informationen über die Verteilung der Kettenlängen im Molekül erforderlich. Das nun verbesserte Verfahren kann diese Informationen liefern – sogar bei kurzen Ketten, die mit der vorherigen Pore kaum zu messen waren. „Damit rückt die technische Anwendbarkeit dieser Methode zur Größenbestimmung wasserlöslicher Polymere in greifbare Nähe“, sagt Behrends.

Das Internationale Graduiertenkolleg Soft Matter Science der Universität Freiburg und die Ionera Techologies GmbH, eine Ausgründung der Universität Freiburg, haben die Untersuchungen unterstützt. Erstautor Gerhard Baaken ist zugleich Geschäftsführer der Ionera. Jan C. Behrends leitet die Arbeitsgruppe Membranphysiologie und -technologie am Institut für Physiologie der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg.

Originalpublikation:
Gerhard Baaken, Ibrahim Halimeh, Laurent Bacri, Juan Pelta, Abdelghani Oukhaled und Jan C Behrends (2015). High-Resolution Size-Discrimination of Single Non-Ionic Synthetic Polymers with a Highly Charged Biological Nanopore. ACS Nano, 150531140658005. doi:10.1021/acsnano.5b02096.
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.5b02096

Kontakt:
Prof. Dr. Jan C. Behrends
Institut für Physiologie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5146
E-Mail: jan.behrends@physiologie.uni-freiburg.de

Weitere Informationen:

https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2015/pm.2015-06-10.84

Rudolf-Werner Dreier | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften