Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Rare Earth Elements Excite Protein Probes

28.08.2008
UIC biochemist Lawrence Miller has received a four-year, $1.16 million grant to develop a way to image single biological molecules in living cells by using lanthanide molecules to tag proteins being tracked

Anzeige

Seeing what's going on inside living cells at the molecular level may reveal biological mechanisms and ultimately lead to more effective medicines. While sophisticated microscopes allow scientists to take pictures of a single molecule, capturing images of single molecules in a living cell has been particularly challenging. The molecules must be "tagged" to made visible under the microscope.


Lawrence Miller, assistant professor of chemistry at the University of Illinois at Chicago, hopes to meet that challenge with the help of a four-year, $1.16 million grant from the National Institutes of Health.

"Over the past 10 years, there's been a revolution of sorts in studying protein function in living systems using microscopy to follow dynamic movements and localizations of particular protein molecules," said Miller.

To image a protein, it must be tagged with what is called a reporter -- another protein or even a small organic molecule with special optical properties, such as fluorescence. When fluorescent reporters are illuminated with light of a particular color, they give off a different color light. Fluorescence makes it possible to distinguish reporter-tagged proteins from untagged proteins in the cell.

Common fluorescent reporter molecules make it easy to see multiple copies of a tagged protein in a cell. However, it is difficult to observe a single copy because of other fluorescent molecules in cells. Light from these other fluorescent molecules generates background noise that can obscure the reporter-tagged protein of interest.

But there are ways to distinguish reporter molecules from background fluorescence. All fluorescent molecules have a characteristic lifetime. When a short pulse of light is shined on a molecule, there is a brief delay before fluorescence. The background fluorescence in cells has a lifetime measured in nanoseconds -- billionths of a second.

Miller's lab will build a time-resolved microscope using sophisticated high-shutter-speed cameras to track proteins tagged with a different kind of reporter. The new probes will use lanthanides, the so-called rare-earth elements of the periodic table.

Europium and terbium are particularly promising, Miller said. Their fluorescence is different and more detectable than the commonly used tags.

"They give off multiple colors -- and what's particularly useful, technologically, is that it takes a longer time between when they're excited with a light pulse and the time they fluoresce," he said.

While the whole process happens in a fraction of a second, the lag helps distinguish lanthanide-tagged molecules after the glow of interfering cell fluorescence has faded.

"One purpose of our studies is to demonstrate that we can detect lanthanide reporter-tagged proteins at the single-molecule limit in living cells," said Miller. "That's never been done before."

Lanthanides can also be chemically incorporated into small molecules. Miller's lab aims to synthesize lanthanide reporters that can penetrate cell membranes and bind to proteins of interest with relative ease -- similar to the way drug molecules bind to their targets in cells.

"These tags are like 'smart bombs,'" said Miller. "You add them to cell cultures and they go into cells, find the protein you want to study, and bind with high affinity. It's a straightforward way to selectively label a protein and makes it detectable."

Miller hopes his research will give scientists a better tool to probe protein function within living cells.

Michael Sheetz, professor and chair of biological sciences at Columbia University, will collaborate with Miller by assessing the effects of lanthanide tags and time-resolved microscopy on cell health.

Paul Francuch | Quelle: Newswise Science News
Weitere Informationen: www.uic.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center

nachricht Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College

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: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Im Focus: Mikroben kennen nur eine Konstante: Veränderung!


Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.

„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...

Im Focus: Schnelles Korallensterben


Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen

Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.

Jetzt ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

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

Komplexität beherrschen

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik

Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen

23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Nea Kameni volcano movement captured by Envisat

23.05.2012 | Geowissenschaften

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Exklusive Kontakte beim Investforum

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp