Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erleuchtet: Mit neuer Methode die Kommunikation in lebenden Organismen erforschen

03.08.2009
Dresdner Biotechnologen haben mit einer neuen mikroskopischen Methode zum ersten Mal die Bindung zwischen zwei Proteinen - Rezeptoren und Liganden - im lebenden Zebrafisch quantitativ messen können. Damit eröffnen sich völlig neue Perspektiven, Zellkommunikation in lebenden Organismen zu untersuchen, wie z.B. bei der Entwicklung von Wirbeltierembryonen.

Unser gesamtes Leben basiert auf der Wechselwirkung zwischen Biomolekülen. Bislang war es schwierig, diese Kommunikation der Moleküle zu erforschen, da Messungen außerhalb eines lebenden Organismus in vitro die Komplexität lebender Zellen und Moleküle nicht widerspiegeln können oder inkonsistente Ergebnisse liefern.

Beobachtungen im lebenden Organismus in vivo ergaben nur qualitative Informationen. Eine Lösung für das Problem bietet eine neue Studie von Wissenschaftlern am DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) und dem Biotechnologischen Zentrum der TU Dresden (BIOTEC), die quantitative Messungen in vivo ermöglicht. Die Forscher präsentieren ihre Ergebnisse in der aktuellen Ausgabe von Nature Methods.

Bei der Entwicklung der neuen Methode interessierten sich die Forschungsgruppen um Biophysikerin Prof. Petra Schwille und Entwicklungsgenetiker Prof. Michael Brand, für eine Bindung zwischen dem Wachstumsfaktor Fgf8 (Ligand) und den Rezeptoren Fgfr1 und Fgfr4 in der Zellmembran, die den Ligand binden. Prof. Brand erläutert: "Wachstumsfaktoren sind wichtige Proteine bei der Regulierung von Zellvermehrung oder Differenzierung während der Entwicklung von Wirbeltieren. Die Bindung zwischen Ligand und Rezeptor aktiviert die Kommunikation zwischen einzelnen Zellen und ist relevant für alle Prozesse, bei den Zellen miteinander reden müssen". Für die quantitative Messung im lebenden Organismus wurden die Stärken von verschiedenen, kürzlich entwickelten Techniken der Fluoreszenz-Korrelationsspektroskopie (FCS) in einem modularen Aufbau kombiniert. Damit konnte quantitativ gemessen werden, wie stark und zu welchem Anteil der Ligand an die verschiedenen Rezeptoren bindet. "Eine besondere Herausforderung bei der Messung war, dass sich lebende Zellen in Position und Form verändern. Um eine ständige Kalibrierung zu umgehen, wurden zwei benachbarte Fokusse installiert", so Schwille. Zusätzlich wurden die Zellmembranen mit zwei verschieden farbigen Lasern wiederholt senkrecht gescannt, da Ligand und Rezeptor verschieden angefärbt waren. Damit konnte die Beweglichkeit der Rezeptoren in der Zellmembran und die Bindungsstärke zwischen Ligand und Rezeptor gemessen werden.

Die Ergebnisse zeigen, im Gegensatz zu vorherigen in vitro Studien, dass der Rezeptor Fgfr4 nur eine zweifach höhere Bindungsstärke zum Ligand hat als Fgfr1. Bisher wurde eine 20-fach höhere Aktivität von Fgfr4 angenommen und damit als Hauptrezeptor für den Ligand Fgf8 angesehen. Mit den neuen Messungen in vivo konnte gezeigt werden, dass beide Rezeptoren gleichermaßen an der Bindung beteiligt sind. "Diese Diskrepanz zu früheren in vitro Studien könnte daran liegen, dass im lebenden Organismus zusätzliche Komponenten und Prozesse die Wechselwirkung zwischen Rezeptor und Ligand maßgeblich beeinflussen, und damit auch die Ergebnisse", sagt Shuizi Rachel Yu, Doktorandin bei Prof. Brand.

Das modulare scanning FCS kann die Methode für zukünftige Studien in komplexen Umgebungen werden, wie z.B. bei der Erforschung von Membranen oder anderen Organellen im lebenden Organismus. "Das sind gute Aussichten für quantitative in vivo Messungen von molekularen Dynamiken", so Jonas Ries, wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Prof. Schwille. Die Technik kann einfach mit modernen Mikroskopen implementiert werden und ist damit leicht zugänglich für Wissenschaftler. Besonders interessant sind diese Messungen in vivo, um herauszufinden, wo die Zellkommunikation nicht funktioniert, da Störungen in der Kommunikation u.a. zu Krankheiten wie Krebs führen können.

Jonas Ries, Shuizi Rachel Yu, Markus Burckhardt, Michael Brand & Petra Schwille "Modular scanning FCS quantifies receptor-ligand interactions in living multicellular organisms. Nature Methods. Advanced online Publication: 02. August 2009 | doi: 10.1038/NMETH.1355

Kontakt für Journalisten:
Katrin Bergmann, Pressesprecherin CRTD
Tel.: 0351 463 40347, E-Mail: katrin.bergmann(at)crt-dresden.de
Prof. Dr. Petra Schwille,
Professorin für Biophysik am Biotechnologischen Zentrum der TU Dresden
Tel.: 0351 463 40329, E-Mail: petra.schwille(at)biotec.tu-dresden.de
Prof. Dr. Michael Brand
Professor für Entwicklungsgenetik; Direktor des CRTD und BIOTEC
Tel.: 0351 463 40345, E-Mail: michael.brand(at)biotec.tu-dresden.de

Katrin Bergmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.crt-dresden.de
http://www.biotec.tu-dresden.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Diabetesforschung: Neuer Mechanismus zur Regulation des Insulin-Stoffwechsels gefunden
06.12.2016 | Universität Osnabrück

nachricht Was nach der Befruchtung im Zellkern passiert
06.12.2016 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

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: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weiterbildung zu statistischen Methoden in der Versuchsplanung und -auswertung

06.12.2016 | Seminare Workshops

Bund fördert Entwicklung sicherer Schnellladetechnik für Hochleistungsbatterien mit 2,5 Millionen

06.12.2016 | Förderungen Preise

Innovationen für eine nachhaltige Forstwirtschaft

06.12.2016 | Agrar- Forstwissenschaften