Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Biomolekül als Lichtschalter

22.09.2005


Wachsrose (Anemonia sulcata). Bild: Richard Lockett


Schaltmechanismus eines molekularen Lichtschalters. Rechts ist die Struktur des reversibel schaltbaren fluoreszierenden Proteins asFP595 und links in der Vergrößerung die Struktur des Chromophors abgebildet: Rot im fluoreszierenden ‚An’-Zustand und grau im nicht-fluoreszierenden ‚Aus’-Zustand. Der Chromophor kann mit grünem bzw. blauem Licht zwischen diesen beiden Zuständen hin- und hergeschaltet werden. Bild: Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie


Forscher des Göttinger Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie haben molekularen Mechanismus eines schaltbaren fluoreszierenden Proteins aufgeklärt


Schaltbare fluoreszierende Proteine, die sich reversibel zwischen einem ‚Ein’- und einem ‚Aus’-Zustand hin und herschalten lassen, sind erst seit wenigen Jahren bekannt, versprechen aber bereits eine Vielzahl neuartiger Anwendungen von der Zellbiologie bis hin zu Datenspeicherung. In einem Kooperationsprojekt haben Göttinger Zellbiologen, Röntgenkristallografen, Photobiophysiker und Computer-Biophysiker jetzt den molekularen Mechanismus entschlüsselt, mit dem ein fluoreszierendes Protein geschaltet wird (PNAS, 13. September 2005). Dieses Wissen könnte unter anderem für die optische Datenspeicherung in Proteinkristallen von Bedeutung sein.

Das fluoreszierende Protein mit der Bezeichnung asFP595 kommt in den Tentakelspitzen der Wachsrose Anemonia sulcata vor, einer Korallenart, die in den lichtdurchfluteten Flachwasserbereichen des Mittelmeers und des Nordatlantiks lebt (s. Abb. 1). In den Tentakelspitzen schützt dieses Protein die darunter liegenden Gewebe der Anemone wahrscheinlich vor zu starker Sonneneinstrahlung. asFP595 absorbiert grünes Licht und strahlt anschließend rotes Fluoreszenz-Licht wieder ab. Das Protein kann durch Licht beliebig zwischen einem fluoreszierenden und einem nicht-fluoreszierenden Zustand hin- und her geschaltet werden. Es ist ein ‚molekularer Lichtschalter’.


Die Göttinger Forscher haben den Mechanismus dieses molekularen Schalters aufgeklärt, indem sie das Protein zunächst in Bakterien hergestellt und dann Kristalle aus dem aufgereinigten Protein gezüchtet haben, die noch die Schalteigenschaften des freien Proteins besitzen. Röntgenstrukturanalysen und Computersimulationen zeigten, dass das Chromophor - der Teil des Proteins, der das Licht absorbiert - durch Beleuchtung mittels einer Cis-Trans-Isomerisierung seine Struktur ändert. Während das Chromophor einen so genannten Hula-Twist macht, ändert es seine Position um lediglich 3 x 10-10 Meter (ein Drittel eines Milliardstel Meters). Diese winzige Änderung reicht aus, um aus dem fluoreszierenden ein nicht-fluoreszierendes Protein zu machen.

Aufbauend auf diesem Wissen wollen die Forscher nun das Protein gezielt für den Einsatz in verschiedene Anwendungen verbessern. Diese reichen vom Einsatz in der höchstauflösenden Mikroskopie bis hin zur optischen Datenspeicherung in Proteinkristallen.

Originalveröffentlichung:

Andresen, M., Wahl, M. C., Stiel, A. C., Gräter, F., Schäfer, L. V., Trowitzsch, S., Weber, G., Eggeling, C., Grubmüller, H., Hell, S. W. & Jakobs, S.
Structure and mechanism of the reversible photoswitch of a fluorescent protein

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Biomolekül Protein Tentakelspitzen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kaltwasserkorallen: Versauerung schadet, Wärme hilft
27.04.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Auf dem Gipfel der Evolution – Flechten bei der Artbildung zugeschaut
27.04.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

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: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Expert meeting “Health Business Connect” will connect international medical technology companies

20.04.2017 | Event News

Wenn der Computer das Gehirn austrickst

18.04.2017 | Event News

7th International Conference on Crystalline Silicon Photovoltaics in Freiburg on April 3-5, 2017

03.04.2017 | Event News

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie