Unter dem Mikroskop leuchtet der Buchstabe N innerhalb einer Zelle in hellem Grün auf. Die „Malerei“ sieht nicht nur spektakulär aus, sie ist der Beweis dafür, dass die Wissenschaftler in lebenden Zellen gezielt Veränderungen auslösen und beobachten können. Denn genau dort, wo die „molekulare Tinte“ leuchtet, haben sie präzise Störungen eingebaut. Die Visualisierung mit leuchtender Farbe ist wichtig, da sich Prozesse auf molekularer Ebene ansonsten nur sehr schwer beobachten lassen.
Molekülsysteme werden über Anker eingebracht
Malen in lebenden Zellen: Dort, wo der Buchstabe N aufleuchtet, haben Forscher der TU Dortmund präzise Störungen in den Zellen eingebaut und sichtbar gemacht. © TU DortmundDamit die neue Methodik überhaupt funktioniert, musste das Forscherteam die frei beweglichen Teile in der Oberfläche der Zelle zunächst fest verankern. Über diese Anker wurden dann speziell entwickelte, lichtempfindliche Molekülsysteme in die Zelle eingebracht und punktuell durch einen fokussierten Laserstrahl von außen aktiviert.
Diese Aktivierung löst schließlich im Inneren der Zelle die gezielte Störung aus: Ein bestimmtes Protein, das die Forscher vorab in die Zelle eingebracht haben, bindet an das Molekül und leuchtet auf. Das „gemalte“ Bild ist zu sehen. Das Protein kann allerdings nicht nur leuchten und damit seine Position anzeigen, es löst auch muskelartige Kontraktionen in der Zelle aus. Diese kontrahierenden Strukturen spielen eine wichtige Rolle in der Bewegung von Zellen in einer Vielzahl biologischer Prozesse.
Dazu gehören zum Beispiel Prozesse in der Embryonalentwicklung oder der Metastasierung von Krebszellen. Ziel der Forschung ist es, komplexe Krankheitsprozesse besser zu verstehen. An der Arbeit sind von der TU Dortmund und dem Max-Planck-Institut für Molekulare Physiologie Dr. Leif Dehmelt und Dr. Muthukumaran Venkatachalapathy und vom Chemical Genomics Center der Max-Planck-Gesellschaft Dr. Yaowen Wu und Dr. Xi Chen beteiligt.
Quelle: Technische Universität Dortmund
Publikation: Dr. Leif Dehmelt et al.; Molecular-Activity Painting: schaltbare, lichtgesteuerte Manipulation in lebenden Zellen; Angewandte Chemie, 2017; DOI: 10.1002/ange.201611432
