Scharfer Blick auf synaptische Proteine
Sebastian van de Linde für Weiterentwicklung der Lokalisationsmikroskopie ausgezeichnet.
Neue Methoden zur Erforschung von Struktur und Funktion bei Lebensprozessen – unter diesem Motto steht in diesem Jahr das Thema des von der Peter-und-Traudl-Engelhorn-Stiftung vergebenen, mit 10.000 Euro dotierten Forschungspreises. Aus den hochkarätigen Bewerbungen aus Deutschland, Österreich und der Schweiz hat die Jury Sebastian van de Linde von der Uni Würzburg als Preisträger ausgewählt. Der Nachwuchsgruppenleiter am Lehrstuhl für Biotechnologie und Biophysik arbeitet an einer Weiterentwicklung der Lokalisationsmikroskopie.
Abb.: Preisträger Sebastian van de Linde. (Bild: S. van de Linde)
Schon im Rahmen seiner Promotion hat sich van de Linde auf die Weiterentwicklung dieses Verfahrens konzentriert, das eine optische Auflösung unterhalb von 20 Nanometern erreichen kann. Die von ihm entwickelte Methode dSTORM erlaubt auch die Nutzung konventioneller Farbstoffe in der hochauflösenden Mikroskopie.
Die Definition von Leben beinhaltet das Vermögen, auf äußere Reize zu reagieren. Bereits einzellige Lebensformen wie Bakterien verfügen über die chemische Ausstattung, Reize wahrzunehmen. Die Signalübertragung in vielzelligen Organismen ist weitaus komplexer und findet an den Grenzflächen zwischen speziell ausgebildeten Zellen, den Synapsen, statt. Ein elektrischer Reiz sorgt dafür, dass mit Neurotransmittern gefüllte Vesikel an der präsynaptischen aktiven Zone fusionieren und so die Botenstoffe in den synaptischen Spalt entleert werden. Diese werden von Rezeptoren an der Postsynapse aufgenommen, womit die Signalübertragung abgeschlossen ist.
Dieser Vorgang, bei dem eine Vielzahl von synaptischen Proteinen involviert ist, ist äußerst komplex. Inwiefern aktive Zonen in der Synapse molekular organisiert sind, ist nur unzureichend verstanden. Mit dSTORM untersuchen van de Linde und seine Kollegen die Struktur-Funktionszusammenhänge der Signaltransduktion innerhalb von neuromuskulären Verbindungen in Drosophila-Larven. Dazu markieren sie mit Antikörpern das synaptische Protein „Bruchpilot“ der aktiven Zone und können mit Hilfe von dSTORM auf die strukturelle Organisation des Proteins schließen.
Da dSTORM auf der Detektion und Lokalisationen einzelner Moleküle beruht, kann nach sorgfältiger Kalibration eine Aussage über die Anzahl der BruchpilotMoleküle innerhalb der aktiven Zone getroffen werden. Diese Ergebnisse sind weiterhin mit elektrophysiologischen Messungen korreliert und auf Mutanten mit veränderter synaptischer Aktivität ausgeweitet worden. Mit Hilfe von dSTORM lassen sich funktionale Störungen von DrosophilaMutanten, deren aktive Zonen in elektrophysiologischen Stimulationsexperimenten eine synaptische Depression zeigen, erstmals strukturell erklären. Diese Technik beschreibt die Engelhorn-Stiftung als „hoch interessant und befruchtend nicht nur für die Wissenschaftsentwicklung, sondern auch im Hinblick auf konkrete Anwendungsmöglichkeiten für die Bio- beziehungsweise Pharmaindustrie.“
JMU / RK
