Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Einer für alle: Ein universeller Nanobody für die hochauflösende Mikroskopie

07.03.2018

Wissenschaftler am NMI in Reutlingen, am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie (MPIterMic) in Marburg und an der Universität Tübingen haben eine neue Strategie zur nahezu vollständigen Markierung zellulärer Strukturen für die hochauflösende Mikroskopie entwickelt. In einer Studie, die jetzt in Nature Communications veröffentlicht wurde, verwendeten die Autoren einen hochaffinen, Fluorophor-konjugierten Nanobody zur Detektion von Zielproteinen, die eine kurze und nicht-störende Peptid-Sequenz (Peptid-Tag) tragen. Damit werden Zielstrukturen in Zellen hoch effizient markiert und lassen sich mit geringstem räumlichen Abstand optisch auflösen.

Die direkte stochastische optische Rekonstruktionsmikroskopie (dSTORM) ist eine hochauflösende Lichtmikroskopie-Technik mit der sich zelluläre Strukturen im Nanometerbereich darstellen lassen. Allerdings ist das Auflösungsvermögen von dSTORM bis heute durch die Qualität der Fluoreszenzmarkierung begrenzt, da nur strukturelle Details dargestellt werden, die ein Fluorophor tragen. Folglich müssen biologische Strukturen möglichst dicht und vollständig markiert (gelabelt) werden. Bisherige Verfahren führen jedoch häufig zu funktionellen Störungen der zu visualisierenden Strukturen bzw. erreichen nicht die nötige Markierungsdichte.


Darstellung zellulärer Strukturen, hier gezeigt Vimentin, nach Markierung mit dem BC2-tag/bivBC2-Nb System in der hochauflösenden Mikroskopie (dSTORM)

NMI

In einer Kooperation zwischen Prof. Dr. Rothbauer von der Universität Tübingen und dem NMI in Reutlingen und Dr. Ulrike Endesfelder vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg entwickelten die Wissenschaftler eine neue Markierungsstrategie für die Bildgebung mit dSTORM. Auf Grundlage ihrer Expertise auf dem Gebiet der Nanobodys (kleine einzelkettige Antikörper mit einer Größe von ca. 2 x 4 nm) und der Einzelmolekül-Mikroskopie entwickelten die Wissenschaftler den ersten bivalenten Nanobody, der einen zwölf Aminosäuren langen Peptid-Tag bindet.

Sie zeigten, dass dieser Nanobody hoch spezifisch und mit hoher Affinität den kurzen Peptid-Tag bindet. Koppelt man nun den Peptid-Tag an zelluläre Zielstrukturen, lassen sich diese mit dem Fluorophor-gekoppelten Nanobody besonders dicht markieren. Damit werden die derzeitigen Standards zur Probenmarkierung für die hochauflösende Bildgebung mittels dSTORM deutlich übertroffen.

„Die Bindungseigenschaften dieses neuen Nanobodys haben unsere Erwartungen bei weitem übertroffen. Die Bildqualität, die wir erreichen können, ist wirklich beispiellos“, berichtete Björn Tränkle, einer der Erstautoren der Studie. Am Beispiel verschiedenster struktureller und nicht-struktureller Proteine konnten die Wissenschaftler zeigen, dass der Peptid-Tag deren Funktion und Lokalisierung nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus konnten sie ihre Markierungsstrategie auch in lebenden Zellen und zur Verfolgung von einzelnen Molekülen (single particle tracking) anwenden.

„Mit diesem neuen Tag können wir endlich Proteine beobachten, die mit anderen Tags nicht richtig funktionieren“, so David Virant, ebenfalls Erstautor der Studie. „Ich bin zuversichtlich, dass dieses universelle Markierungssystem einen großen Einfluss auf diesem Forschungsgebiet haben wird, da es vielen Gruppen nun erst möglich sein wird, interessante Proteine mittels hochauflösender Mikroskopie zu untersuchen.”

Originalpublikation:
David Virant∗, Bjoern Traenkle∗, Julia Maier, Philipp D. Kaiser, Mona Bodenhoefer, Christian Schmees, Ilijana Vojnovic, Borbála Pisak-Lukáts, Ulrike Endesfelder§, Ulrich Rothbauer§ (2018) A peptide tag-specific nanobody enables high-quality labeling for dSTORM imaging.
Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-018-03191-2. ∗Authors contributed equally. §Corresponding authors.

Dr. Nadja Gugeler | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Trockenstress – Biologen entschlüsseln SOS-Signal von Pflanzen
27.03.2020 | Universität Hohenheim

nachricht Der Venusfliegenfallen-Effekt: Neue Studie zeigt Fortschritte der Forschung an Immunproteinen
26.03.2020 | Jacobs University Bremen gGmbH

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: Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

Physiker der Arbeitsgruppe von Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock ist es in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Universität Würzburg gelungen, einen „Trichter für Licht“ zu entwickeln, der bisher nicht geahnte Möglichkeiten zur Entwicklung von hypersensiblen Sensoren und neuen Technologien in der Informations- und Kommunikationstechnologie eröffnet. Die Forschungsergebnisse wurden jüngst im renommierten Fachblatt Science veröffentlicht.

Der Rostocker Physikprofessor Alexander Szameit befasst sich seit seinem Studium mit den quantenoptischen Eigenschaften von Licht und seiner Wechselwirkung mit...

Im Focus: Junior scientists at the University of Rostock invent a funnel for light

Together with their colleagues from the University of Würzburg, physicists from the group of Professor Alexander Szameit at the University of Rostock have devised a “funnel” for photons. Their discovery was recently published in the renowned journal Science and holds great promise for novel ultra-sensitive detectors as well as innovative applications in telecommunications and information processing.

The quantum-optical properties of light and its interaction with matter has fascinated the Rostock professor Alexander Szameit since College.

Im Focus: Künstliche Intelligenz findet das optimale Werkstoffrezept

Die möglichen Eigenschaften nanostrukturierter Schichten sind zahllos – wie aber ohne langes Experimentieren die optimale finden? Ein Team der Materialforschung der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat eine Abkürzung ausprobiert: Mit einem Machine-Learning-Algorithmus konnten die Forscher die strukturellen Eigenschaften einer solchen Schicht zuverlässig vorhersagen. Sie berichten in der neuen Fachzeitschrift „Communications Materials“ vom 26. März 2020.

Porös oder dicht, Säulen oder Fasern

Im Focus: Erdbeben auf Island über Telefonglasfaserkabel registriert

Am 12. März 2020, 10.26 Uhr, ereignete sich in Südwestisland, ca. 5 km nordöstlich von Grindavík, ein Erdbeben mit einer Magnitude von 4.7, während eines längeren Erdbebenschwarms. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Deutschen GeoForschungsZentrums GFZ haben jetzt dort ein neues Verfahren zur Überwachung des Untergrunds mithilfe von Telefonglasfaserkabeln getestet.

Ein von GFZ-Forschenden aus den Sektionen „Oberflächennahe Geophysik“ und „Geoenergie“ durchgeführtes Online-Monitoring, das Glasfaserkabel des isländischen...

Im Focus: Quantenoptiker zwingen Lichtteilchen, sich wie Elektronen zu verhalten

Auf der Basis theoretischer Überlegungen von Physikern der Universität Greifswald ist es Mitarbeitern der AG Festkörperoptik um Professor Alexander Szameit an der Universität Rostock gelungen, photonische topologische Isolatoren als Lichtwellenleiter zu realisieren, in denen sich Photonen wie Elektronen verhalten, und somit fermionische Eigenschaften zeigen. Ihre Entdeckung wurde jüngst im renommierten Fachblatt „Nature Materials“ veröffentlicht.

Dass es elektronische topologische Isolatoren gibt – Festkörper die im Innern den elektrischen Strom nicht leiten, dafür aber umso besser über die Oberfläche –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

Wichtigste internationale Konferenz zu Learning Analytics findet statt – komplett online

23.03.2020 | Veranstaltungen

UN World Water Day 22 March: Water and climate change - How cities and their inhabitants can counter the consequences

17.03.2020 | Veranstaltungen

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

Weltweit einzigartig: Neue Anlage zur Untersuchung von biogener Schwefelsäurekorrosion in Betrieb

27.03.2020 | Architektur Bauwesen

Schutzmasken aus dem 3D-Drucker

27.03.2020 | Materialwissenschaften

Nachwuchswissenschaftler der Universität Rostock erfinden einen Trichter für Lichtteilchen

27.03.2020 | Physik Astronomie

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