Scharfe Fotos von Proteinen - lassen sie sich bald filmen?
Ein internationales Forscherteam hat einen effektiveren Weg zur Abbildung von Proteinen gefunden. Damit ließe sich sogar bald filmen, wie sie auf molekularer Ebene funktionieren. Das Team aus Deutschland, Schweden und den Vereinigten Staaten hat auf früheren Arbeiten aufgebaut, die von einem der Autoren der Studie, Professor Richard Neutze von der Universität Göteborg geleitet wurden. Er gehörte zu den ersten Forschern weltweit, die Proteine mithilfe sehr kurzer und intensiver Röntgenpulse abgebildet haben. Je besser es Wissenschaftlern gelingt, die Struktur von Proteinen und wie sie sich in den Zellen verhalten abzubilden, umso näher kommen sie der Heilung schwerer Krankheiten wie Krebs oder Malaria. Diese neue Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Methods veröffentlicht wurde, testet die Methode an einer Proteinart, und die Ergebnisse sind für zukünftige Experimente sehr vielversprechend. Das Team untersuchte ein Membran-Protein eines Bakteriums, das vom Sonnenlicht lebt. Es ist wichtig, Membranproteine zu untersuchen, da sie Stoffe durch die Zellmembran transportieren und sich um die Kommunikation mit der Zellumgebung und anderen Zellen kümmern. Die Hauptautorin der Studie, Linda Johansson, ebenfalls von der Universität Göteborg, kommentiert: "Wir haben es geschafft, ein Modell von diesem Protein zu erarbeiten. Der nächste Schritt ist, Filme zu machen, um uns die verschiedenen Funktionen des Proteins anzusehen, etwa wie es sich bei der Photosynthese bewegt. Um es einfach auszudrücken, wir haben eine neue Methode zur Herstellung unglaublich kleiner Proteinkristalle entwickelt. Wir haben auch gezeigt, dass es möglich ist, sehr kleine Kristalle zu verwenden, um eine Membranproteinstruktur zu bestimmen." Es gibt zwei große Herausforderungen bei der Abbildung von Proteinen: die erste ist, die passende Größe von Proteinkristallen herzustellen und die zweite besteht darin, sie in einer solchen Weise zu bestrahlen, dass sie nicht auseinander brechen. Obwohl Schweden eine Synchrotronstrahlungsquelle an der Universität Lund besitzt, ist diese Technologie nicht ausreichend lichtintensiv und erfordert daher große Protein-Kristalle, deren Herstellung mehrere Jahre dauert. Um diese Hürde zu überwinden, beschloss Professor Neutze kleine Protein-Proben auszuprobieren und diese mithilfe von Freie-Elektronen-Lasern abzubilden, die intensive Röntgenstrahlung in extrem kurzen Pulsen aussenden - kürzer als die Zeit, die Licht braucht, um durch die Breite eines menschlichen Haares zu reisen. Glücklicherweise konnten die Forschungspartner aus Kalifornien eine passende Möglichkeit anbieten. "Kleine Proteinkristalle lassen sich leichter und in kürzerer Zeit herstellen, sodass diese Methode viel schneller ist", fährt Linda Johansson fort. "Wir hoffen, dass sie in den nächsten Jahren zum Standard werden wird. Röntgenstrahlungsfreie Elektronen-Laser-Anlagen sind derzeit in der Schweiz, Japan und Deutschland im Bau." Eine entscheidende Entdeckung war, dass sehr viel weniger Bilder benötigt werden, um das Protein zu kartieren, als bisher angenommen. Mit Hilfe eines Freie-Elektronen-Lasers ist es möglich, rund 60 Bilder pro Sekunde aufzunehmen, was bedeutet, dass dem Team mehr als 365 000 Bilder zur Verfügung standen. Allerdings wurden nur 265 Bilder benötigt, um ein drei-dimensionales Modell des Proteins zu erzeugen.Weitere Informationen erhalten Sie hier: University of Gothenburg: http://www.gu.se(öffnet in neuem Fenster)
Länder
Deutschland, Schweden, Vereinigte Staaten