Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Winziger Goethe-Kopf in 3D

27.05.2014

Biologische Prozesse auf molekularer Ebene zeitlich und räumlich präzise steuern zu können, spielt eine Schlüsselrolle in den Lebens- und Materialwissenschaften. Biochemikern der Goethe-Universität ist es gelungen, eine winzige dreidimensionale Struktur aus Biomolekülen zu bauen, die sie mit Licht aktivieren. Auf dem Titelbild der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ demonstrieren sie dies anhand des Goethe-Kopfes im Logo der Universität.

Dreht man die Aufnahme des grün leuchtenden Goethe-Kopfes am Computerbildschirm, zeigt sich, dass Haare, Gesicht sowie Hals und Schulterpartie in unterschiedlichen Ebenen liegen. Die Struktur besteht aus dem Molekül Glutathion und wurde mittels dreidimensionaler Mikroskopie in ein Gel gezeichnet. Glutathion hat zusammen mit dem Protein Glutathion-S-Transferase (GST) im menschlichen Körper eine entgiftende Wirkung. Molekül und Protein binden nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip aneinander.

Schon vor zwei Jahren hatte Volker Gatterdam in der Forschergruppe um Prof. Robert Tampé vom Institut für Biochemie eine Molekül-Protein-Verbindung verwendet, um mit einem Laser mikroskopisch kleine Bilder zu zeichnen. Das Glutathion wurde dazu mit einer licht-aktivierbaren Schutzgruppe versehen, so dass es nicht an GST binden kann.

Sobald die Schutzgruppe durch Licht abgespalten wird, reagiert es mit einem grün fluoreszierenden Rezeptor. In Zusammenarbeit mit den Forschungsgruppen um Prof. Alexander Heckel (Organische Chemie und Chemische Biologie) und Prof. Josef Wachtveitl (Physikalische und Theoretische Chemie) entwickelte Volker Gatterdam nun eine neue Variante des licht-aktivierbaren Glutathions, das mit einem Zwei-Photonen-Laser aktiviert wird.

Das Besondere am Zwei-Photonen-Laser ist seine hohe räumliche Auflösung, also die Genauigkeit, mit der ein ganz bestimmter Punkt angesteuert werden kann. Ander als bei der herkömmlichen Mikroskopie, bei der nur ein Photon des Lasers ein Molekül anregt, regen hier zwei Photonen gleichzeitig die Schutzgruppe des Glutathions an und spalten sie sehr präzise ab. Weniger Millisekunden später kann dann ein grün fluoreszierender Rezeptor binden und das Muster sichtbar machen.

Die hohe Photonendichte des Zwei-Photonen-Lasers kann nur in einem winzig kleinen Volumen von etwa dem Volumen einer einzelnen Bakterienzelle) erreicht werden. „Das ist ein großer Vorteil“, erläutert Volker Gatterdam, „Man kann auf diese Weise kleinste Punkte genau ansteuern, und das in drei Dimensionen“. So konnte er die verschiedensten 3D-Bilder „schreiben“, vom Goethe-Kopf über Marylin Monroe, bis hin zu einem QR-Code. Das Aufleuchten lässt sich in Echtzeit beobachten.

Diese Experimente legen den Grundstein für viele weitere. Da der Zwei-Photonen-Laser für Zellen deutlich weniger schädlich ist und tiefer eindringen kann, bietet sich dieses System auch für Experimente mit menschlichem Gewebe und Organen an. Es ist zum Beispiel denkbar, zelluläre Prozesse präzise, an einer bestimmten Stelle mit hoher zeitlicher Auflösung auszulösen.

Publikation:
Volker Gatterdam et al.: Dreidimensionale Proteinnetzwerke durch Zwei-Photonen-Aktivierung, in: Angewandte Chemie, Bd. 126 /2014), S. 1-6, DOI: 10.1002/ange.201309930

Ein Video zum Download finden Sie hier: www.muk.uni-frankfurt.de/50797186

Informationen: Prof. Robert Tampé, Campus Riedberg, Tel.: (069) 798-29475, tampe@em.uni-frankfurt.de

Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 2014 feiert sie ihren 100. Geburtstag. 1914 gegründet mit rein privaten Mitteln von freiheitlich orientierten Frankfurter Bürgerinnen und Bürgern fühlt sie sich als Bürgeruniversität bis heute dem Motto „Wissenschaft für die Gesellschaft“ in Forschung und Lehre verpflichtet. Viele der Frauen und Männer der ersten Stunde waren jüdische Stifter. In den letzten 100 Jahren hat die Goethe-Universität Pionierleistungen erbracht auf den Feldern der Sozial-, Gesellschafts- und Wirtschaftswissenschaften, Chemie, Quantenphysik, Hirnforschung und Arbeitsrecht. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Heute ist sie eine der zehn drittmittelstärksten und drei größten Universitäten Deutschlands mit drei Exzellenzclustern in Medizin, Lebenswissenschaften sowie Geisteswissenschaften.“

Mehr Informationen unter www2.uni-frankfurt.de/gu100

Herausgeber: Der Präsident
Abteilung Marketing und Kommunikation, Postfach 11 19 32,
60054 Frankfurt am Main
Redaktion: Dr. Anne Hardy, Referentin für Wissenschaftskommunikation Telefon (069) 798 – 2 92 28, Telefax (069) 798 – 763 12531, E-Mail hardy@pvw.uni-frankfurt.de
Internet: www.uni-frankfurt.de

Dr. Anne Hardy | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns
24.04.2018 | Forschungszentrum Jülich

nachricht Nano-Ampel zeigt Risiko an
24.04.2018 | Universität Duisburg-Essen

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: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

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

Von der Genexpression zur Mikrostruktur des Gehirns

24.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Bestrahlungserfolg bei Hirntumoren lässt sich mit kombinierter PET/MRT vorhersagen

24.04.2018 | Medizintechnik

RWI/ISL-Containerumschlag-Index auf hohem Niveau deutlich rückläufig

24.04.2018 | Wirtschaft Finanzen

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