Wie Photoblueing die Mikroskopie stört
Molekularer Mechanismus des Photoblueing für Cyaninfarbstoffe aufgedeckt.
Neueste Entwicklungen der Fluoreszenz-Mikroskopie erlauben es, einzelne Moleküle in Zellen oder Molekülkomplexen mit einer räumlichen Auflösung von bis zu zwanzig Nanometer abzubilden. Dabei tritt aber unter Umständen ein Effekt auf, der die Ergebnisse verfälscht: Das verwendete Laserlicht kann in der Probe sehr reaktive Sauerstoffmoleküle entstehen lassen. Diese können dann die eingesetzten Fluoreszenz-Farbstoffe so stark beschädigen, dass sie nicht mehr fluoreszieren. Unter Mikroskopie-Fachleuten ist dieser Effekt unter dem Namen Photobleaching bekannt. Verschiedene Fluoreszenz-Farbstoffe können durch Photobleaching aber auch so umgewandelt werden, dass sie Licht von kürzerer Wellenlänge absorbieren. Ein zuvor rot fluoreszierender Farbstoff leuchtet dann grün. Seine Fluoreszenz wurde auf der Wellenlängenskala zum blauen Bereich hin verschoben. Daher heißt dieser Effekt Photoblueing. Ein Team um Markus Sauer von der Uni Würzburg präsentiert jetzt erstmals den exakten molekularen Mechanismus des Photoblueing für Cyaninfarbstoffe wie Cy5.
„Weil wir den Mechanismus so exakt verstanden haben, gelang es uns, das Photoblueing durch einfache Zusätze wie Vitamin C zu verhindern oder es durch die Zugabe einer Art Katalysator zu erhöhen“, sagt Sauer. Das Photoblueing zu unterbinden, kann durchaus wichtig sein. Der Effekt kann zwar nur wenige Prozent des eingesetzten Farbstoffs betreffen, trotzdem aber zu Fehlern oder Fehlinterpretationen der Mikroskopie führen, zum Beispiel bei Energietransfer-Experimenten. Das liegt daran, dass die umgewandelten Farbstoffe ebenso hochempfindlich detektiert werden wie die Ausgangsprodukte.
„Unsere Ergebnisse zeigen, welche Farbstoffe davon betroffen sind und wie man das Photoblueing durch einfache Pufferzusätze verhindern kann“, fasst Sauer die Ergebnisse seines Teams zusammen. „Sie zeigen aber ebenso, wie man das Photoblueing eventuell vorteilhaft für die Fluoreszenz-Bildgebung und für die Verfolgung von einzelnen, gezielt umgewandelten Farbstoffmolekülen einsetzen kann.“
Genau das will Sauers Team als nächstes angehen: Das Photoblueing soll unter anderem für die gezielte Verfolgung einzelner bakterieller und viraler Partikel bei Infektionsprozessen weiterentwickelt werden.
JMU / RK
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
D. A. Helmerich et al.: Photoblueing of organic dyes can cause artifacts in super-resolution microscopy, Nat. Methods, online 25. Februar 2021; DOI: 10.1038/s41592-021-01061-2 - Biotechnologie und Biophysik (M. Sauer), Julius-Maximilians-Universität Würzburg
