Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kleine Röhrchen als Bio-Transporter

09.12.2005


Forscher klären zelluläre Aufnahmemechanismen für Kohlenstoffnanoröhren



Sie sehen aus wie winzigste Nadeln und haben das Potenzial, pharmazeutische Wirkstoffe gezielt in lebende Zellen einzuschleusen: Kohlenstoffnanoröhrchen sind lange dünne Röhren im Nanomaßstab, die aus einer (oder mehreren) Schichten graphitartig angeordneter Kohlenstoffatome bestehen. Pharmaka können chemisch an ihre Außenseite angeknüpft werden und gelangen dann zusammen mit den Nädelchen ins Zellinnere. Aber auf welchem Weg? Hongjie Dai und sein Team von der Stanford University haben die Aufnahmemechanismen für Nanoröhrchen mit unterschiedlicher "Fracht", etwa DNA und Proteine, systematisch unter die Lupe genommen.



Um maßgeschneiderte Nano-Transporter zu entwickeln, die ihre Fracht ordnungsgemäß abliefern, ist es wichtig zu wissen, auf welchem Wege sie die Zellmembran passieren. Moleküle können auf verschiedene Weise ins Zellinnere gelangen. Zunächst war zu unterscheiden, ob die Nanoröhrchen auf passivem oder aktivem Weg aufgenommen werden. Beim passiven Transport durchqueren Moleküle die Membran ohne Energieverbrauch. Unter den aktiven Mechanismen kommt im Fall der Nanoröhrchen die Endocytose in Betracht: Teile der Zellmembran schließen die Moleküle ein und befördern sie ins Zellinnere. Dieser Vorgang benötigt Energie in Form von ATP und ausreichend hohe Temperaturen. Dai und Kollegen kühlten Zellkulturen ab, andere Zellkulturen versetzten sie mit einem Hemmstoff, der die ATP-Produktion stoppt. In beiden Fällen waren die Zellen nicht mehr in der Lage, zugegebenen Nanoröhren aufzunehmen. "Wir schließen auf einen energieabhängigen endocytotischen Mechanismus," sagt Dai. Im Fall der Nanoröhrchen schienen den Forschern zwei der möglichen Endocytose-Wege besonders in Frage zu kommen: die caveolaevermittelte und die clathrinabhängige Endocytose. Caveolae sind kleine cholesterinreiche Einkerbungen der Zellmembran. Hier docken Moleküle aus dem Medium an, die Einkerbung stülpt sich immer weiter ein und schnürt sich zu einem Bläschen ab, das ins Zellinnere wandert. Mit Hilfe von Hemmstoffen störten die Forscher die Cholesterinverteilung in der Zellmembran und damit die Caveolae - die Aufnahme der Nanoröhrchen konnte so nicht unterbunden werden.

Bei der clatrinabhängigen Variante docken Moleküle aus dem Medium an spezielle Andockstellen auf der Außenseite der Zellmembran an. Auf der Innenseite sind Clathrin-Moleküle, Proteine in Form eines Dreibeins, an die Andockstellen geknüpft. Die Clathrin-Moleküle aggregieren zu einem zweidimensionalen Netzwerk, das sich nach innen wölbt und damit für eine Einstülpung der Membran sorgt. Wiederum entstehen Bläschen, die sich abschnüren und ins Zellinnere wandern. Zuckerhaltige oder kaliumfreie Medien zerstören Clathrinschichten. Wurden die Zellkulturen solchen Bedingungen ausgesetzt, waren sie nicht mehr in der Lage, die Nanoröhrchen aufzunehmen. Dai: "Dies spricht eindeutig für eine clathrinabhängige Endocytose von Kohlenstoffnanoröhrchen." Dieses Ergebnis steht im Widerspruch zu den Befunden einer anderer Gruppe, die einen nicht-endocytotischen Mechanismus vermutet. Die Ursachen der Diskrepanz sind noch zu klären.

Autor: Hongjie Dai, Stanford University (USA), http://www.stanford.edu/dept/chemistry/faculty/dai/

Angewandte Chemie: Presseinfo 47/2005

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany.

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://www.stanford.edu/dept/chemistry/faculty/dai/
http://presse.angewandte.de.

Weitere Berichte zu: Molekül Nanoröhrchen Zellinnere Zellmembran

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

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: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise