Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ultramikroskop lüftet Geheimnisse - Einblicke in die Entwicklungsgenetik der Fruchtfliege

12.04.2012
Wir kennen sie als ungeliebten Gast in unseren Obstschüsseln: Die Fruchtfliege, Drosophila melanogaster, ist eines der wichtigsten Versuchstiere für die Genetik. Mit Hilfe eines Ultramikroskops der TU Wien wurden die Flugmuskeln der Drosophila nun genau erforscht. Dabei wurde ein genetischer Schalter entdeckt, der über den Muskeltyp entscheidet.

Durch ein bestimmtes Protein lassen sich Gene ein- und ausschalten, die für einen faserartigen Muskeltyp verantwortlich sind – und genau diesen Muskeltyp braucht Drosophila zum Fliegen. „Unsere Mikroskopiermethode erlaubt es, in kurzer Zeit viele verschiedene Fliegen zu untersuchen – und zwar dreidimensional, mit sehr guter Auflösung“, berichtet Nina Jährling vom Institut für Festkörperelektronik (Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik).

Die Bilder, die dabei entstehen, sind eine wichtige Arbeitsgrundlage für Biologen, die sichtbare Unterschiede im Muskelgewebe dann mit genetischen Veränderungen in Verbindung bringen können. Eine ganze Reihe von Forschungsinstituten war mit den biologischen und biochemischen Aspekten dieses Projekts befasst: Das Max-Planck-Institut für Biochemie (Martinsried, Deutschland, Arbeitsgruppe „Muscle Dynamics“ unter Frank Schnorrer), die Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen-Nürnberg und das Institut für Molekulare Pathologie (IMP, Wien).

Nina Jährling und Professor Hans-Ulrich Dodt, der Leiter des Lehrstuhls für Bioelektronik an der TU Wien, arbeiten außerdem eng mit der Medizinischen Universität Wien zusammen. An der TU Wien wurden die Fliegen Schicht für Schicht mit Laserlicht durchleuchtet. Das Fliegen-Gewebe beginnt dabei zu fluoreszieren, und das dadurch ausgesandte Licht kann aufgezeichnet und am Computer zu einem 3D-Modell zusammengesetzt werden.

Die Ultramikroskopie-Technik nutzt das Prinzip der Fluoreszenz: Gewisse Substanzen senden Licht aus, wenn sie mit Licht einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt werden. Viele biologische Gewebe fluoreszieren bis zu einem gewissen Grad auf ganz natürliche Weise (das bezeichnet man als Autofluoreszenz). Soll ein ganz bestimmtes biologisches Gewebe untersucht werden, kann man spezielle Tiermodelle verwenden, deren Genom ein Gen für ein fluoreszierendes Protein trägt. Auch fluoreszierende Antikörper oder ganz bestimmte Proteine (Lektine) kann man spezifisch an bestimmte Zielmoleküle andocken lassen. Damit werden die gesuchten Strukturen optisch sichtbar.

Ein derart fluoreszierendes Gewebe kann dann Schicht für Schicht mit Laserstrahlen seitlich durchleuchtet werden. Nur in der dünnen beleuchteten Schicht wird Fluoreszenz angeregt. Aus den Einzelbildern der einzelnen Schichten entsteht dann am Computer eine dreidimensionale Rekonstruktion – mit einer Detailtiefe wie es etwa für Computertomographen unerreichbar wäre. Mit herkömmlichen Methoden musste man relativ große Gewebestrukturen vorher mechanisch in Scheiben schneiden und nacheinander untersuchen.

Die Laserstrahlen hingegen dringen ins Gewebe ein, ohne es zu zerstören. Die Idee dafür stammt vom MPI für Psychiatrie in München, wo Nina Jährling früher tätig war. Nun wird das Ultramikroskop auch in Wien weiterentwickelt und in der Praxis erprobt. Das durchleuchtete Gewebe sollte möglichst lichtdurchlässig sein. Die Proben werden daher vor der Untersuchung entwässert und in Lösungen eingelegt, die ganz ähnliche optische Eigenschaften haben wie das Gewebe selbst – dadurch wird die Probe beinahe transparent. Nina Jährling führte Versuchsreihen zu neuen Entwässerungs- und Klärungstechniken durch, die in ein TU-Patent miteingingen.

Wenn ein Gen, das für einen bestimmten Muskeltyp verantwortlich ist, in zwei verschiedenen Fliegen in der selben Form vorkommt, dann bedeutet das noch lange nicht, dass beide Fliegen denselben Muskeltyp entwickeln. Ein spezielles Protein – der Transkriptionsfaktor Salm – entscheidet darüber, ob die entsprechenden Gene aktiviert werden oder nicht. Zerstört man diesen Transkriptionsfaktor, dann bilden die Fliegen den notwendigen Muskeltyp nicht aus und können daher nicht fliegen. Besonders interessant ist das deshalb, weil auch das menschliche Herz ähnliche Muskeltypen aufweist. Es ist daher denkbar, dass gewisse Herz-Abnormalitäten bei Menschen oder Tieren einen ähnlichen biochemischen Hintergrund haben.

Dr. Florian Aigner
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Technische Universität Wien
Operngasse 11, 1040 Wien
T: +43-1-58801-41027
florian.aigner@tuwien.ac.at

| LABO
Weitere Informationen:
http://www.labo.de/mikroskopie/Ultramikroskop-lueftet-Geheimnisse.htm

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizintechnik:

nachricht Neues DaVinci-OP-System: Universitätsmedizin Mainz erweitert Spektrum an robotergestützten OP´s
03.02.2017 | Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Deutschlandweit erste Installation: Kompakter Roboter assistiert bei MRT-geführter Prostatabiopsie
02.02.2017 | Universitätsklinikum Leipzig AöR

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizintechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neurobiologie - Vorausschauend teilen

27.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Energieeffiziente Reinigung von Industrieabgasen

27.02.2017 | Energie und Elektrotechnik

Wie Proteine Zellmembranen verformen

27.02.2017 | Biowissenschaften Chemie