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 Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen
16.08.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Geographie verrät das Alter von Viren
16.08.2017 | Universität Bern

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: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie