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 Ein neues Experiment zum Verständnis der Dunklen Materie
14.06.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

nachricht Quanten-Übertragung auf Knopfdruck
14.06.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

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: 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

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

Meteoriteneinschläge und Spektralfarben: HITS bei Explore Science 2018

11.06.2018 | Veranstaltungen

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

EMAG auf der AMB: Hochproduktive Lösungen für die vernetzte Automotive-Produktion

15.06.2018 | Messenachrichten

AchemAsia 2019 in Shanghai

15.06.2018 | Messenachrichten

Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen

15.06.2018 | Materialwissenschaften

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