Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Am schnellsten und am hellsten

07.06.2013
BODIPY-Tetrazin-Derivate als extrem helle bioorthogonale anschaltbare Sonden
Amerikanische Forscher haben eine Sonde zur Markierung von Biomolekülen entwickelt, deren Fluoreszenz erst „angeknipst“ wird, wenn sie gebunden wird. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, erfolgt die Reaktion sehr rasch, und der Helligkeitsunterschied zwischen „An-“ und „Aus-“Zustand ist um zwei Größenordnungen größer als bei herkömmlichen aktivierbaren Sonden.

Biomoleküle in lebenden Zellen mit fluoreszierenden Sonden zu markieren, ist ein gängiges Verfahren. Neue Möglichkeiten eröffnen sich durch eine Kombination mit so genannten bioorthogonalen Reaktionen. Darunter versteht man Reaktionen, die in einem lebenden System stattfinden können, ohne die normalen biochemischen Prozesse zu stören. So lassen sich z.B. „anknipsbare“ Sonden generieren:
Ein bioorthogonaler Bindungspartner wird an das interessierende Biomolekül gebunden (ohne es zu beeinträchtigen) und stellt dann die Verankerungsstelle für die Fluoreszenzsonde dar. Die Sonde ist so konzipiert, dass ihre Fluoreszenz deutlich verstärkt wird, wenn sie an die Verankerungsstelle bindet. Da nicht an das Ziel gebundene Sonden weit weniger stark fluoreszieren, wird die Hintergrundfluoreszenz verringert. Aufwendige Waschschritte, die die Beobachtung der Zellen verzögern, werden überflüssig.

Damit das gut klappt, muss das System ohne toxischen Katalysator auskommen, rasch reagieren, um eine zeitliche Auflösung von biologischen Vorgängen zu ermöglichen, und nach dem „Anknipsen“ sehr stark fluoreszieren, um das Signal gegenüber dem Hintergrund zu maximieren. All diese Forderungen konnten bisher nicht gleichzeitig erfüllt werden. Das Team vom Massachusetts General Hospital und der Harvard University um Ralph Weissleder hat nun ein System entwickelt, das diese Lücke schließt: ein außergewöhnlich helles, schnell reagierendes, biokompatibles Sondensystem mit hoher Differenz zwischen aus- und angeknipstem Zustand.

Die neuen Sonden bestehen aus zwei Komponenten: Baustein 1 ist ein Fluoreszenzfarbstoff namens BODIPY (Bordipyrromethen), ein System aus drei Ringen mit einer Baugruppe aus einem Bor-, zwei Stickstoff- und zwei Fluoratomen. Baustein 2 ist ein Tetrazin-Molekül, ein Sechsring aus vier Stickstoff- und zwei Kohlenstoffatomen. Tetrazin löscht die Fluoreszenz von BODIPY aus: BODIPY gibt die eingestrahlte Energie strahlungslos an den Tetrazin-Baustein ab, statt sie als Fluoreszenz abzustrahlen. Tetrazin dient gleichzeitig als Reagenz für die bioorthogonale Reaktion.

Als Reaktionspartner verwenden die Forscher ein modifiziertes trans-Cycloocten (TCO), das zuvor über einen Antikörper an das interessierende Biomolekül gekuppelt wird. Gibt man nun die Sonde zu, bindet das Tetrazin das TCO unter Abspaltung von Stickstoff, die Sonde wird so an das Biomolekül geknüpft. Durch die Reaktion wird die Tetrazin-Gruppierung der Sonde zerstört – die Fluoreszenzlöschung wird aufgehoben, der BODIPY-Molekülteil leuchtet nun intensiv grün. Die Forscher konnten eine mehr als tausendmal stärkere Fluoreszenz als im ausgeknipsten Zustand verzeichnen. Das ist um zwei Größenordnungen stärker als bei allen bisherigen anschaltbaren Sonden.

Erfolgsgeheimnis ist die besonders starke Fluoreszenzlöschung, die durch eine spezielle elektronische Konstellation und räumliche Anordnung der beiden Bausteine BODIPY und Tetrazin zueinander ermöglicht wird.
Angewandte Chemie: Presseinfo 21/2013

Autor: Ralph Weissleder, Massachusetts General Hospital, Boston (USA), https://csb.mgh.harvard.edu/investigator/ralph_weissleder

Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201301100

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Dr. Renate Hoer | GDC
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt
18.06.2018 | Universität Bern

nachricht Umwandlung von nicht-neuronalen Zellen in Nervenzellen
18.06.2018 | Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Umwandlung von nicht-neuronalen Zellen in Nervenzellen

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Im Fußballfieber: Rittal Cup verspricht Spannung und Spaß

18.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics