Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanoforschung: Proteinkräne für die Biofabrik

27.09.2012
Um neue biomolekulare Maschinerien aufzubauen, müssen einzelne Proteine nanometergenau platziert werden. LMU-Wissenschaftler haben nun ein entsprechendes Verfahren entwickelt: Grünes Licht für Proteintransporte!

Mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM), an dessen nanometerfeiner Spitze Moleküle binden, können einzelne Biomoleküle aufgenommen und auf wenige Nanometer genau an einer bestimmten Stelle abgesetzt werden. Entwickelt wurde dieses sogenannte „Single-Molecule Cut & Paste“ (SMC&P) von Forschern um den LMU-Physiker Professor Hermann Gaub.

Allerdings war das Konzept zunächst auf DNA-Moleküle beschränkt. Die molekularen Maschinen der Zelle bestehen jedoch aus Proteinen. Das Aneinanderreihen derartiger Maschinen zu noch komplexeren Vorrichtungen ist ein wichtiges Ziel der Nanotechnologie - einerseits, um die Arbeitsweise der Zelle besser zu verstehen, und andererseits um neue, nanoskalige Maschinerien zu entwickeln und einzusetzen.

Um dies möglich zu machen, haben LMU-Wissenschaftler die SMC&P Technik bedeutend erweitert: Nun können auch Proteine wie am Fließband mit der AFM-Spitze aus einem Lager abgeholt und nanometergenau in einem Konstruktionsbereich wieder abgesetzt werden. „Allerdings herrschen auf der Nanoskala in Flüssigkeit und bei Raumtemperatur Bedingungen, die uns an einen extremen Sturm erinnern würden“, sagt Mathias Strackharn, der Erstautor der neuen Studie. Deshalb ist es wichtig, die Moleküle festzuhalten – im Lager, an der AFM-Spitze und auch im Konstruktionsbereich.
Leuchtende Ampelmännchen beweisen Effizienz

Die Kräfte, mit denen die Proteine festgehalten werden, müssen dabei genau aufeinander abgestimmt sein - und so gering, dass die äußerst empfindlichen Proteine nicht zerstört werden. Dies erreichten die Wissenschaftler durch den kombinierten Einsatz von Antikörpern, sogenannten Zinkfinger-Molekülen und DNA-Ankern. „Dass die Technik funktioniert, konnten wir beweisen, indem wir hunderte von einzelnen, fluoreszierenden GFP-Protein transportierten und zu einem Mikrometer-großen Ampelmännchen anordneten“, erklärt Strackharn.

Die Stärke der Technik liegt darin, dass jetzt komplexe Proteinkonstellationen direkt getestet werden können - etwa wie sich eine Kopplung einzelner Enzyme auswirkt und was für eine Rolle ihr Abstand spielt. Eine weitere Anwendung liegt in der Entwicklung künstlicher Cellulosome, also Nanomaschinen, mit denen pflanzliche Biomasse abgebaut wird. „Wenn wir diese aus einzelnen Proteinen aufgebauten Enzym-Fließbänder effizient nachbauen können, haben wir eventuell einen bedeutenden Beitrag zur energetischen Nutzung nachwachsender Rohstoffe getan“, erläutert Strackharn mögliche Implikationen für die Zukunft. (JACS September 2012) göd

Publikation:
Nanoscale Arrangement of Proteins by Single-Molecule Cut-and-Paste
Mathias Strackharn, Diana A. Pippig, Philipp Meyer, Stefan W. Stahl, and Hermann E. Gaub
J. Am. Chem. Soc., 2012, 134 (37), pp 15193–15196
doi: 10.1021/ja305689r

Kontakt:
Mathias Strackharn
Abteilung für Angewandte Physik/Biophysik
Tel: 089/2180-3545
Fax: 089/2180-2050
http://www.biophysik.physik.uni-muenchen.de/personen/phd-stud/strackharn_mathias/index.html

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Laser-Metronom ermöglicht Rekord-Synchronisation
12.01.2017 | Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltweit erste Solarstraße in Frankreich eingeweiht

16.01.2017 | Energie und Elektrotechnik

Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Vermeintlich junger Stern entpuppt sich als galaktischer Greis

16.01.2017 | Physik Astronomie