Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fotografieren mit Hefezellen

19.04.2013
Forscher der Philipps-Universität und des "LOEWE"-Zentrums für synthetische Mikrobiologie haben ein molekulares Werkzeug entwickelt, das es ihnen erlaubt, die Stabilität einzelner Proteine in einer Zelle mit Licht zu steuern. Darüber berichten die Wissenschaftler in einem Artikel, der in der nächsten Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift „Chemistry & Biology“ erscheinen wird.

Die Manipulation zellulärer Vorgänge durch Licht bestimmter Wellenlängen hat sich in den letzten Jahren zu einer biotechnologischen Trenddisziplin entwickelt, doch bislang wurden in dieser als „Optogenetik“ bezeichneten Fachrichtung vor allem Techniken zur Kontrolle der Proteinbiosynthese entwickelt.


Ein Foto der Alten Universität in Marburg, mit Hilfe des psd-Moduls in beeindruckend hoher Auflösung auf einem Rasen von Hefezellen reproduziert. (Quelle: Chemistry & Biology, Renicke et al, Fig. 3)

Der gegenteilige Prozess, der lichtgesteuerte Abbau von Proteinen, ist zwar im Pflanzen- und Tierreich gut bekannt, z. B. bei der Bestimmung von Blühzeitpunkten oder der Regulation der Tag-Nacht-Rhythmik, hat aber noch nicht Einzug in die Biotechnologie gehalten.

Der nun von den Marburger Wissenschaftlern um Dr. Christof Taxis und Prof. Dr. Lars-Oliver Essen verfolgte Ansatz ist weitaus vielseitiger und einfacher als der natürliche: Hier wird das ausgesuchte Protein mit einem besonderen Marker verknüpft, um es für den Abbau in der als Proteasom bezeichneten zelleigenen Abbaumaschinerie zu markieren. Das Konstrukt besteht aus einem Lichtsensor der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) und einer von den Wissenschaftlern entworfenen Sequenz, die den Abbau durch das Proteasom herbeiführt.

Koppelt man dieses sogenannte psd-Modul (für photosensitive degron) an ein Zielprotein und setzt die Zelle blauem Licht aus, verändert der Lichtsensor seine dreidimensionale Struktur und macht die Erkennungssequenz so für das Proteasom zugänglich. Dies induziert den Abbau des Konstruktes samt Zielprotein.

Da der Abbau über das Proteasom in allen höheren Lebewesen gleich abläuft, sollte das neue Modul auch in Pflanzen und Wirbeltieren einsetzbar sein; die Funktionsweise des photosensitiven Degrons haben die Forscher eindrücklich in Experimenten mit der Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) gezeigt. So ist es ihnen etwa gelungen, ein Foto der Alten Universität in Marburg auf einem Rasen von Hefezellen zu reproduzieren. Dazu koppelten sie ihr psd-Modul an ein Protein, dessen Abbau zu einer Anreicherung von rotem Farbstoff in den Zellen führt.

Über diese Zellschicht legten sie dann ein Schwarz-Weiss-Negativ des Fotos und beleuchteten sie mit blauem Licht –infolgedessen entwickelte sich ein rötlich-beiges Abbild der Alten Universität in beeindruckend hoher Auflösung auf dem Hefe-Rasen. In einem anderen Versuch fusionierten die Forscher ihr Konstrukt mit einem Protein, das für das Wachstum von Hefezellen essenziell ist. In der Kulturschale wuchsen die Zellen daraufhin nur im Schatten einer sternförmigen Maske, der sie vor dem blauen Licht – und damit vor dem Licht-induzierten Abbau des Wachstumsfaktors – schützte.
(Pressetext: Vera Bettenworth, Synmikro)

Weitere Informationen:
Ansprechpartner: Dr. Christof Taxis
Fachgebiet Genetik
Tel: (+49)6421 28-23046
E-Mail: taxis@biologie.uni-marburg.de

Professor Dr. Lars-Oliver Essen
LOEWE-Zentrum für synthetische Mikrobiologie
Unit for Structural Biology
Biomedical Research Center / Fachbereich 15 - Chemie
Tel: (+49)6421 28-22032
E-Mail: essen@chemie.uni-marburg.de

Vera Bettenworth | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-marburg.de

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