Molekulare Strukturen sind die Grundbausteine jedes Organismus. Doch gerade wegen ihrer geringen Größe sind sie nur sehr schwer zu visualisieren. Ein Team um die Dortmunder Forscher Leif Dehmelt von der Technischen Universität und Yaowen Wu vom Chemical Genomics Center der Max-Planck-Gesellschaft hat eine neue Methode entwickelt, um das Innere von Zellen darstellen zu können. Über ihre neue Methodik namens „Molecular Activity Painting“ berichten sie in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“.

Molekulare Aktivität nachzeichnen

Für die verschiedensten molekularbiologischen Prozesse wandern Proteine innerhalb von Zellen hin und her. Wäre es möglich diese Proteinwanderungen zu visualisieren, könnte man viele komplexe Prozesse innerhalb einer Zelle besser nachverfolgen und verstehen. Die Prozesse in der Nähe von Zellwänden sind hierbei aus technischen Gründen bisher besonders schwierig darzustellen.

Dortmunder Wissenschaftlern ist es jetzt gelungen, eine neue Methode zu entwickeln, die genau diese Schwierigkeiten überwindet. Bei der von ihnen vorgestellten Methode des Molecular Activity Painting (MAP) handelt es sich um einen neue Technik, die ein schnelles und stabiles Malen von Signalmolekülen und deren Aktivität an der Zellwand im Mikrometermaßstab ermöglicht.

Lichtempfindliche Moleküle mit Laser aktiviert

In einem ersten Schritte musste das Forscher-Team hierzu die frei beweglichen Teile in der Zellwand fest verankern. In einem nächsten Schritt wurden über diese Anker speziell entwickelte, lichtempfindliche Molekülsysteme in die Zelle eingebracht. Darauf abgestimmte Proteine binden dann an diese Systeme. Schließlich werden diese Verbindungen dann von außen punktuell durch einen fokussierten Laserstrahl aktiviert – und das „gemalte“ Bild ist zu sehen. Je nach dem welche Proteine an die Molekülsysteme gebunden werden, können die unterschiedlichsten Prozesse verfolgt werden. Manche Proteine lösen sogar muskelartige Kontraktionen in der Zelle aus, und auch die können jetzt beobachtet werden. Diese kontrahierenden Strukturen spielen eine besonders wichtige Rolle in der Bewegung von Zellen zum Beispiel in der Embryonalentwicklung oder bei der Metastasierung von Krebszellen. Ziel der Forschung ist es, solche komplexen Entwicklungs- und Krankheitsprozesse besser zu verstehen.

jmr