Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Einen Schritt näher an die Wirklichkeit

20.04.2018

Diffusion bringt nicht nur die Farbe in den Tee – sie ist auch eines der grundlegendsten Prinzipien molekularbiologischer Prozesse und verrät viel über die Aufgaben von Molekülen im Organismus. WissenschaftlerInnen nutzen seit über 40 Jahren „FRAP“-Assays (FRAP: Fluorescence Recovery After Photobleaching), um Diffusionskinetiken zu messen. Das Team um Dr. Patrick Müller am Friedrich-Miescher-Laboratorium in Tübingen zeigte nun die Limitationen der bisherigen Analysemethoden für diese Experimente auf – und stellt in der Fachzeitschrift Nature Communications die frei verfügbare Software „PyFRAP“ vor, mit der Diffusionskinetiken besonders genau bestimmt werden können.

In FRAP-Assays wird gemessen, wie viel Zeit fluoreszente Moleküle brauchen, um ein ausgebleichtes Areal wieder auszufüllen – also wie schnell ein dunkler Bereich in einer Probe wieder hell wird. Die Auswertung der dabei entstehenden mikroskopischen Bilder ist allerdings alles andere als trivial: So hängen Molekülbewegungen unter anderem von der Beschaffenheit der Umgebung ab.


In FRAP-Assays wird gemessen, wie viel Zeit fluoreszente Moleküle brauchen, um ein ausgebleichtes Areal wieder auszufüllen.

© Alexander Bläßle, FML

Wird eine komplex geformte Struktur bei der Analyse mit einfachen Geometrien approximiert, liegen die errechneten Diffusionskoeffizienten schnell fernab der eigentlichen Werte. PyFRAP fungiert ohne solche vereinfachenden Annahmen und geht stattdessen von realitätsnahen, dreidimensionalen Strukturen aus. Auf deren Grundlage simuliert das Programm das Experiment numerisch und passt die Simulationen über klassische Algorithmen an die gemessenen Daten an.

Dr. Alexander Bläßle, der Erstautor der Publikation, und seine Kollegen haben eine Vielzahl weiterer Quellen für Ungenauigkeiten identifiziert und bei der Entwicklung von PyFRAP berücksichtigt. Diese Akribie scheint sich auszuzahlen:

Im Vergleich mit Alternativprogrammen liefert PyFRAP gerade unter schwierigen Bedingungen besonders zuverlässige Ergebnisse. Und dank der flexibel festlegbaren Ausgangsbedingungen lassen sich mit dem Programm auch iFRAP-Daten (iFRAP: inverse FRAP) auswerten; eine relativ neue Alternative zu FRAP-Assays, die schonender für empfindliche Proben ist.

Mit dieser genauen Analysemethode könnten sich nun auch neue Anwendungsmöglichkeiten für FRAP- bzw. iFRAP-Assays auftun. Als Beispiel führen die Autoren in ihrer Publikation die Analyse von Molekülinteraktionen im lebenden Organismus auf: Hier könnte die Abbremsung von Molekülen ein Indiz für – eventuell unbekannte – Bindungspartner sein.

PyFRAP hat das Potenzial, sich als neues Standardprogramm in der Grundlagenforschung zu etablieren – auf jeden Fall ist es schon jetzt ein eindrucksvolles Beispiel dafür, dass es sich lohnt, vereinfachende Annahmen zu hinterfragen und alternative Wege zu gehen.

Software: Das Programm PyFRAP steht kostenlos unter folgenden Links zur Verfügung:
http://www.fml.tuebingen.mpg.de/mueller-group/software.html
https://mueller-lab.github.io/PyFRAP/

Original Publication: Bläßle A, Soh G, Braun T, Mörsdorf D, Preiß H, Jordan BM, Müller P (2018). Quantitative diffusion measurements using the open-source software PyFRAP. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-018-03975-6.

Ansprechpartner:
Dr. Patrick Müller
Max-Planck-Forschungsgruppe „Systembiologie der Entwicklung“
Tel.: 07071 601-815
E-Mail: patrick.mueller@tuebingen.mpg.de
http://www.fml.tuebingen.mpg.de/mueller-group.html

Über uns
Der Max-Planck-Campus Tübingen beherbergt die Max-Planck-Institute für Entwicklungsbiologie, Biologische Kybernetik und Intelligente Systeme sowie das Friedrich-Miescher-Laboratorium. Insgesamt arbeiten und forschen rund 700 Personen auf dem Campus. Die Institute sind Teil der 83 Forschungseinrichtungen der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

Das Friedrich-Miescher-Laboratorium (FML) wurde 1969 von der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses gegründet. Es bietet herausragenden jungen Forschern die Möglichkeit, über einen Zeitraum von mehreren Jahren eine Arbeitsgruppe aufzubauen und eigene Forschungsideen zu verwirklichen. Derzeit arbeiten am FML ungefähr 50 Mitarbeiter in vier Forschungsgruppen.

Weitere Informationen:

Software: Das Programm PyFRAP steht kostenlos unter folgenden Links zur Verfügung:
http://www.fml.tuebingen.mpg.de/mueller-group/software.html
https://mueller-lab.github.io/PyFRAP/

Sarah Hailer | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie
Weitere Informationen:
http://www.fml.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Schweiss auf Knopfdruck beseitigen
19.11.2018 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Gen-Radiergummi: Neuer Behandlungsansatz bei chronischen Erkrankungen
19.11.2018 | Universitätsmedizin Göttingen - Georg-August-Universität

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: InSight: Touchdown auf dem Mars

Am 26. November landet die NASA-Sonde InSight auf dem Mars. Erstmals wird sie die Stärke und Häufigkeit von Marsbeben messen.

Monatelanger Flug durchs All, flammender Abstieg durch die Reibungshitze der Atmosphäre und sanftes Aufsetzen auf der Oberfläche – siebenmal ist das Kunststück...

Im Focus: Weltweit erstmals Entstehung von chemischen Bindungen in Echtzeit beobachtet und simuliert

Einem Team von Physikern unter der Leitung von Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt, Universität Paderborn, und Prof. Dr. Martin Wolf, Fritz-Haber-Institut Berlin, ist ein entscheidender Durchbruch gelungen: Sie haben weltweit zum ersten Mal und „in Echtzeit“ die Änderung der Elektronenstruktur während einer chemischen Reaktion beobachtet. Mithilfe umfangreicher Computersimulationen haben die Wissenschaftler die Ursachen und Mechanismen der Elektronenumverteilung aufgeklärt und visualisiert. Ihre Ergebnisse wurden nun in der renommierten, interdisziplinären Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.

„Chemische Reaktionen sind durch die Bildung bzw. den Bruch chemischer Bindungen zwischen Atomen und den damit verbundenen Änderungen atomarer Abstände...

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Personalisierte Implantologie – 32. Kongress der DGI

19.11.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz diskutiert digitale Innovationen für die öffentliche Verwaltung

19.11.2018 | Veranstaltungen

Naturkonstanten als Hauptdarsteller

19.11.2018 | Veranstaltungen

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

Gen-Radiergummi: Neuer Behandlungsansatz bei chronischen Erkrankungen

19.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Mit maschinellen Lernverfahren Anomalien frühzeitig erkennen und Schäden vermeiden

19.11.2018 | Informationstechnologie

Neuer Stall ermöglicht innovative Forschung für tiergerechte Haltungssysteme

19.11.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

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