Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscher der Jacobs University entwickeln Bewegungsmelder für den Membranverkehr

29.01.2014
Ob, wann und wie schnell ein Molekül die Zellmembran durchdringen kann, sind grundlegende Fragen der Biologie.

Trotz ihrer hohen medizinischen Relevanz – der Membranverkehr entscheidet über Leben und Tod von Zellen und Organismen – sind diese Fragen nur schwer zu beantworten.


Die Bewegung eines Peptides (roter Strang) durch einen Membrankanal führt zur Fluoreszenz des Farbstoffs (rechts)

Copyright: Jacobs University

Forscher der Jacobs University haben jetzt molekulare Bewegungsmelder entwickelt, die den Molekülverkehr durch die Membran in Echtzeit messen können. Eine Studie über die neue Methode, die in der Grundlagenforschung und in der Entwicklung neuer Medikamente eingesetzt werden kann, wurde jetzt im führenden Journal ‚Angewandte Chemie‘ veröffentlicht und von den Redakteuren als ‚Hot Paper‘ ausgewählt.

Bisherige Methoden in der Membranforschung liefern nur begrenzte Informationen über den Weg eines Moleküls in die Zelle, sie sind sehr aufwendig, teuer oder erfordern die Arbeit mit radioaktiven Markierungen.

Garima Ghale, Doktorandin aus der Arbeitsgruppe von Werner Nau, Professor für Chemie an der Jacobs University, hat jetzt eine neue, kostengünstige Methode entwickelt, mit der sich der Molekülverkehr in Echtzeit messen lässt. Im Zentrum der neuen Messtechnik steht ein spezieller Farbstoff, der seine Fluoreszenz in dem Moment ändert, in dem ein Zielmolekül, beispielsweise ein neuer Arzneistoff oder ein Toxin, die Membran passiert.

Der Farbstoff, der in einer supramolekularen Verbindung vorliegt, also eingekapselt in ein großes makrozyklisches Molekül, fungiert dabei als hochempfindlicher molekularer Bewegungsmelder. Da der Membranverkehr mittels Fluoreszenz detektiert wird, eine in vielen Laboren angewandte Methode, können alle Bewegungen in Echtzeit verfolgt werden. Dabei hat sich gezeigt, dass Moleküle die Membran extrem schnell durchqueren können.

In seiner ersten Studie hat das Forscherteam der Jacobs University, dem auch Mathias Winterhalter, Professor für Biophysik, und Maik Jacob, Postdoc in Chemie, angehören, die neue Methode bereits auf einige interessante Moleküle angewandt und beispielsweise Neurotransmitter, Anti-Alzheimer-Medikamente und eine neue Klasse antimikrobieller Peptide untersucht.

„Mit unseren neuen Bewegungsmeldern können wir bestimmen, ob eine toxische Substanz durch einen spezifischen Membrankanal gelangen kann“, erklärt Dr. Jacob. „Immer dann, wenn eine solche Substanz nur in Bakterienzellen, nicht aber in menschliche Zellen eindringen kann, hat man möglicherweise ein neues Antibiotikum entdeckt.“

So haben die Wissenschaftler auch ein als Protamin bekanntes Protein untersucht, dessen eigentliche Funktion es ist, Erbinformation im Sperma dicht zu packen. Auch hier haben sich Hinweise auf eine antimikrobielle Wirksamkeit ergeben. Tatsächlich haben die neuen Bewegungsmelder signalisiert, dass Protamin in Sekundenschnelle durch Modelle von Bakterienmembranen gelangen kann.

Die neue entwickelte Methode kann in der Grundlagenforschung angewandt werden, wenn beispielsweise die Geschwindigkeit bestimmt werden soll, mit der verschiedene Substanzen die Membran durchqueren und die Zelle erreichen. Zudem kann sie in der pharmazeutischen Industrie bei der Suche und Charakterisierung neuer Wirkstoffe Anwendung finden.

Studie: Chemosensorische Ensembles zur Echtzeitdetektion von Transportprozessen durch Biomembranen

Autoren: Garima Ghale, Adrienne G. Lanctôt, Hannah T. Kreissl, Maik H. Jacob, Helge Weingart, Mathias Winterhalter, Werner M. Nau

Fragen zu der Studie beantwortet:
Werner Nau | Professor für Chemie
Email: w.nau@jacobs-university.de | Tel.: +49 421 200-3233

Andrea Daschner | idw
Weitere Informationen:
http://www.jacobs-university.de
http://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201309583/abstract

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Besser lernen dank Zink?
23.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Raben: "Junggesellen" leben in dynamischen sozialen Gruppen
23.03.2017 | Universität Wien

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: 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...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Besser lernen dank Zink?

23.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Innenraum-Ortung für dynamische Umgebungen

23.03.2017 | Architektur Bauwesen