Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bewegungen von Viren auf Membranen live verfolgen

05.11.2009
Wissenschaftler am Center for Imaging Science and Technology (CIMST) der ETH Zürich haben eine neue Methode entwickelt, die es erstmals ermöglicht, in Echtzeit kleinste Bewegungen von Viren zu verfolgen. So konnten die Forschenden zeigen, dass Viren auf künstlichen Membranen rutschen, rollen und manchmal sogar festkleben.

Damit der Zuschauer zu Hause gleichzeitig mit dem Schiedsrichter entscheiden kann, ob der Fussball vor oder hinter der Torlinie liegt, ist er angewiesen auf qualitativ gute Live-Bilder. Das gleiche gilt für Wissenschaftler, die kleinste Objekte wie beispielsweise Viren untersuchen.

Was bei einer Fussballübertragung eine Selbstverständlichkeit ist, stellte die Wissenschaft bislang vor grosse technische Probleme. Denn mit dem Elektronenmikroskop konnten Forschende zwar genau herausfinden wo sich Viren befinden, jedoch keine Bewegungen aufzeichnen.

Und mit dem optischen Mikroskop konnten sie ermitteln, in welche Richtung sich ein Virus bewegt, jedoch nicht zeigen, wie genau Viren auf einer Membran agieren. Offen blieben zwei Fragen: Rutscht ein Virus auf der Zellmembran, weil es sich an diesen Rezeptoren festhält oder rollt es wie ein Fussball auf dem Rasen, in dem es sich ständig an neue Rezeptoren anhängt?

Mit Lichtmarkierung zum Erfolg

Wissenschaftler um Vahid Sandoghdar, Professor am Labor für Physikalische Chemie der ETH Zürich haben nun eine Methode entwickelt, mit der sie erstmals beobachten konnten, wie Viren mit den Rezeptoren einer Wirtszelle interagieren - auf einen Nanometer genau und in Echtzeit. In einer interdisziplinären Zusammenarbeit mit Ari Helenius, Professor am Institut für Biochemie und seinen Mitarbeitenden zeigen sie zum ersten Mal, dass Viren auf Membranen teilweise rollen und teilweise rutschen. Ihre Forschung stellen sie in der aktuellen Ausgabe von Nature Methods vor.

Die Wissenschaftler wählten für ihre Untersuchungen das 45 Nanometer kleine "Simian Virus 40" aus der Familie der Polyoma-Viren. Um die Forschung zu vereinfachen, stellten sie künstliche Membranen her und statteten diese mit gleichartigen Zellrezeptoren aus. Anschliessend hängten sie eine einzige fluoreszierende Markierung an das Virus. Sie bestimmten dann den Schwerpunkt des Virus mit einer empfindlichen Streulichtmethode und jenen der Markierung mit Hilfe der Fluoreszenz. Mit diesen beiden Schwerpunkten konnten sie in Echtzeit verfolgen, wie sich das Virus bewegt und ausrichtet. "Die Methode lässt sich am einfachsten mit dem Beispiel eines Fussballs erklären", sagt Dr. Philipp Kukura, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Labor für Physikalische Chemie und Erstautor der Studie. "Das Virus ist vergleichbar mit einem Fussball ohne Muster, von dem man nicht wusste wie er sich genau bewegt. Wir haben einen Weg gefunden, ein helles Licht an den Ball zu hängen und sehr schnell und genau hingeschaut, wie er sich bewegt."

Nie dagewesene Präzision

Die Forscher beobachteten, dass das "Simian Virus 40" nicht nur auf der Membran rutschte und rollte, sondern auch manchmal festklebte und hin und her schwankte. "Da das Virus erst in die Zelle eindringt, wenn es am Rezeptor fixiert ist, schliessen wir aus Resultaten, dass die Fixierung des Virus von den Rezeptoren beeinflusst wird", erklärt Prof. Vahid Sandoghdar. Die Studie liefert aber nicht nur neue Erkenntnisse über das untersuchte Virus und die Wechselwirkung mit seinen Rezeptoren.

Vahid Sandoghdar verspricht sich von der neuen Methode auch grosse Fortschritte im Bereich von optischen Sensoren, mit denen Viren, aber auch andere kleinste Teilchen bestimmt werden können. Optische Sensoren funktionieren nach dem folgenden Prinzip: Wissenschaftler bestücken Oberflächen mit Rezeptoren für verschiedene Viren und Proteine. Sobald die Viren an die Rezeptoren andocken, wird ein Streulichtsignal ausgesendet. Die Forschenden können Viren so schnell und einfach identifizieren.

Original: Kukura P. et al. High-speed nanoscopic tracking of the position and orientation of a single virus. Nature Methods. Published online 1 November 2009, doi: 10.1038/nmeth.1395.

Claudia Naegeli | idw
Weitere Informationen:
http://www.cimst.ethz.ch/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Polymere aus Bor produzieren
18.01.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Modularer Genverstärker fördert Leukämien und steuert Wirksamkeit von Chemotherapie
18.01.2018 | Deutsches Krebsforschungszentrum

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: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Im Focus: The first precise measurement of a single molecule's effective charge

For the first time, scientists have precisely measured the effective electrical charge of a single molecule in solution. This fundamental insight of an SNSF Professor could also pave the way for future medical diagnostics.

Electrical charge is one of the key properties that allows molecules to interact. Life itself depends on this phenomenon: many biological processes involve...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Optimierter Einsatz magnetischer Bauteile - Seminar „Magnettechnik Magnetwerkstoffe“

18.01.2018 | Seminare Workshops

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Perowskit-Solarzellen: mesoporöse Zwischenschicht mildert Einfluss von Defekten

18.01.2018 | Energie und Elektrotechnik