Zur einzigartigen Membranmorphologie von Zellorganellen
Sie sind wichtiger zellulärer Bestandteil eukaryotischer Zellen und besitzen eine komplexe Morphologie, die die funktionelle Vielfalt ermöglicht. Eukaryotische Zellen bestehen aus mehreren Kompartimenten mit spezifischen Formen, deren Darstellung mit derzeitigen Aufnahmemodi schwierig ist. Das EU-finanzierte Projekt FLUOMORPH (Fluorescent biosensors of organelle morphology to study the nuclear envelope dynamics during cell division) sollte daher eine Methode entwickeln, die Teilstrukturen von Organellen in lebenden Zellen mit einem einfachen 2D-Konfokalmikroskop unterscheiden kann. Die Forscher machten sich die hervorragenden membranerkennenden Eigenschaften einer Familie amphipathischer Helices (so genannter ALPS-Motive) zunutze, um Fluoreszenzsonden für die Organellemorphologie zu entwickeln. Um ihre Eignung zu testen, untersuchte man die Dynamik der Kernhülle (NE) und des endoplasmatischen Retikulums (ER) während der Mitose. Analysiert wurde daraufhin, welche Eigenschaften der ALPS-Sequenzmotive deren Spezifität vermitteln. So fand man heraus, dass die Sequenz des Backbones um das ALPS-Motiv herum verändert werden kann, der strukturelle Kontext jedoch für die Kurvenerkennung entscheidend ist. Die morphologischen Veränderungen des ER während der Zellteilung wurden mit einer Sonde untersucht, die ER-Tubula spezifisch einfärbt. Basierend auf dieser Studie wurden eine grün fluoreszierende Sonde für ER-Tubuli und rot bzw. grün fluoreszierende ER- und NE-spezifische Proteine entwickelt. Mit den neuen Sonden können Tubuli und Cisternae des ER während der Dekondensation der Chromatinoberfläche und postmitotischen NE-Assemblierung beobachtet werden. Die Darstellung der Organellenfeinstruktur ist entscheidend, um viele funktionelle Aspekte besser zu verstehen. Anwendungen für diese Technologie könnten sich neben der Biomedizin für viele Bereiche wie Landwirtschaft und Tierhaltung finden.
Schlüsselbegriffe
Membranmorphologie, Zellorganellen, FLOUMORPH, konfokale Bildgebung, amphipathische Helix
