Sensor zeigt Enge in lebenden Zellen an

Sensor zeigt Enge in lebenden Zellen an

05.01.2015
© RUB, Bild: Physikalische Chemie II
Schematische Darstellung der dicht gepackten zellulären Umgebung, die mit Hilfe des vorgestellten Sensors auf ihre Kompressionseffekte untersucht wird.

RUB-Forscher haben eine Methode entwickelt, mit der sich die Enge in lebenden Zellen erstmals mikroskopisch untersuchen lässt. Sie konzipierten einen Sensor, der je nach Enge in der Zelle seine Farbe wechselt.

Sensor leuchtet in verschiedenen Farben

Proteine haben mannigfaltige Funktionen innerhalb der Zelle. Verschiedenste Proteine übernehmen Aufgaben der Strukturbildung, der Katalyse chemischer Reaktionen oder der Übermittlung von zellulären Signalen. Schon geringe Fehler in Proteinen können schwerwiegende Folgen haben: Sie sind zum Beispiel für Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson oder Chorea Huntington verantwortlich. Für die biochemische und medizinische Forschung sind Proteine daher äußerst interessant. Für die Untersuchung werden sie jedoch oft aus ihrer natürlichen Arbeitsumgebung isoliert, um sie in wässrigen Lösungen zu analysieren. „Dabei wird aber vernachlässigt, dass die Umgebung der Zelle eine dicht gepackte Matrix ist, die aus diversen Makromolekülen sowie kleinen organischen und anorganischen Stoffen besteht, sodass das Innere einer Zelle äußerst zähflüssig und hochkonzentriert ist“, erklärt Simon Ebbinghaus.

Die RUB-Forscher haben eine Methode entwickelt, um die Kompression eines Makromoleküls in der Zelle zu verfolgen. Ein mit Farbstoffen markiertes Polymer dient dabei als Sensor. Wird er durch Enge zusammengedrückt, rücken die Farbstoffe näher zusammen und unter dem Mikroskop ändert sich die Frequenz des gemessenen Lichts.

Überraschung in der lebenden Zelle

Mit Hilfe verschiedener makromolekularer Zusätze (Crowding Reagenzien), mit denen sie eine vorher festgelegte Enge herstellten, konnten die RUB-Forscher im Reagenzglas zeigen, dass der Sensor funktioniert und besonders sensitiv auf die dicht gepackte Umgebung reagiert. Anschließend injizierten sie den Sensor in lebende Zellen und erlebten eine Überraschung: Entgegen der Erwartung zeigte sich, dass in der Zelle eine Kraft herrscht, die seine kompakte Form „auseinanderzieht“. Das deutet darauf hin, dass innerhalb der Zelle Anziehungskräfte herrschen, die die theoretisch vorhergesagten Kompressions-Effekte überlagern.

Weitere Informationen
http://aktuell.ruhr-uni-bochum.de/pm2015/pm00001.html.de