Molekulare Vorgänge auf zellulärer Ebene sichtbar machen
Neue Markierungssonden im Nanomaßstab für die superauflösende Fluoreszenzmikroskopie.
Bei der superauflösenden Fluoreszenzmikroskopie werden fluoreszierende Sonden aus kurzen DNA-Strängen an den Ort des Geschehens gebracht, die dort an Proteine binden und diese dadurch zum Leuchten bringen. Mit dieser „DNA-PAINT“ getauften Methode lassen sich molekulare Vorgänge auf zellulärer Ebene direkt sichtbar machen. Eine der größten Herausforderungen dabei sind derzeit die Markierungssonden – sie sind nicht klein genug.
„Wir arbeiten mit einer Ortsauflösung unter zehn Nanometern. Die herkömmlichen Markierungssonden sind dafür viel zu groß. Das hat bislang das ganze Forschungsfeld behindert“, erklärt Ralf Jungmann von der Uni München. Sein Team hat jetzt eine neue Methode untersucht, Markierungssonden herzustellen. Dabei kommen Aptamere zum Einsatz, kleine, aus DNA bestehende Moleküle, die aufgrund ihrer einzigartigen 3D-Struktur spezifisch an Proteine binden können.
„Die ideale Sonde, um Proteine effizient zu markieren, muss mehrere Voraussetzungen erfüllen“, sagt Sebastian Strauß aus der Arbeitsgruppe von Jungmann. „Sie muss so klein wie möglich sein und auch zur quantitativen Färbung eingesetzt werden können. Außerdem sollte eine große Bibliothek dieser Sonden verfügbar sein, um möglichst viele unterschiedliche Zielproteine damit markieren zu können.“ Um das Potenzial von Aptameren zu untersuchen, haben die Forscher mit dem amerikanischen Unternehmen SomaLogic zusammengearbeitet, das für eine andere Anwendung bereits eine große Reihe an modifizierten Aptameren entwickelt hat, die an tausende verschiedene Proteine binden können. Jetzt konnten die Forscher das Potenzial dieser modifizierten Aptamere als Markierungssonden am Beispiel von sieben unterschiedlichen Zielproteinen nachweisen.
„Wir gehen davon aus, dass die neue Methode das Feld der superauflösenden Mikroskopie besonders im Hinblick auf die Anwendbarkeit in der Biologie entscheidend voranbringen wird“, sagt Jungmann. Sein Ziel ist es, mithilfe von DNA-PAINT sehr viele Proteine und deren Interaktionen gleichzeitig zu beobachten. In kommenden Studien wird das Team daher mit der neuen Markierungsmethode ganze Proteinnetzwerke mit hoher Auflösung sichtbar machen. „Wir werden biologische und biomedizinische Fragestellungen angehen, die bislang nicht untersucht werden konnten.“
LMU / RK
