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  • Thomas Schönemann

INM - Leibniz-Institut

Nanopartikel helfen bei Erkennung eines bei Krebs beteiligten Eiweißmoleküls

Wissenschaftler am INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien entwickeln jetzt eine neue Mikroskopietechnik, bei der Eiweißmoleküle in Zellmembranen erkannt werden können.
Wissenschaftler am INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien entwickeln jetzt eine neue Mikroskopietechnik, bei der Eiweißmoleküle in Zellmembranen erkannt werden können.

Zusammengefügte Eiweißmoleküle, sogenannte Eiweißkomplexe, haben wichtige Funktionen in Zellen. Zum Beispiel sind bestimmte in der Zellmembran eingebettete Eiweißkomplexe für den Austausch mit der Zellumgebung verantwortlich. Weil sie jedoch sehr klein sind, ist deren Zusammensetzung nur indirekt oder sehr aufwändig nachzuweisen. Wissenschaftler am INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken entwickeln jetzt eine neue Mikroskopietechnik, bei der Eiweißmoleküle in Zellmembranen erkannt werden können.

Sie untersuchen damit einen Eiweißkomplex, der in der Zellmembran als Kalzium-Kanal wirkt. Diese Kanäle spielen unter anderem bei Prostatakrebserkrankungen eine wichtige Rolle.

Bei der neuen Analysetechnik können die Wissenschaftler die Eiweißkomplexe in ganzen Zellen in ihrer natürlichen, wässrigen Umgebung elektronenmikroskopisch untersuchen. Die als TRPV6-Protein bezeichneten Eiweißmoleküle, die auf den Zellen die Kalziumkanäle bilden, werden zuvor mit einem "Anker" versehen. An jeden Anker kann ein Gold-Nanopartikel anhaften. So zeigt jedes Nanopartikel die Lage eines Eiweißmoleküls an und macht die Zusammensetzung und Position der Kalzium-Kanäle so sichtbar wie sie auch in der lebenden Zelle vorliegen.

Die Zellen werden in winzigen Flüssigkeitskammern mit dem Elektronenmikroskop untersucht. "Normalerweise lassen sich im Elektronenmikroskop keine Bestandteile in Flüssigkeiten betrachten", erklärt Professor Niels de Jonge, Leiter der Innovativen Elektronenmikroskopie am INM. Bisher konnten elektronenmikroskopische Untersuchungen nur an meist in hauchdünne Scheiben geschnittenen Zellen, "im Trockenzustand" durchgeführt werden. Die Eiweißmoleküle liegen damit aber nicht mehr in ihrer vollständigen und natürlichen Umgebung vor. Erst die Verwendung winziger Flüssigkeitskammern ermöglicht nun die Untersuchung ganzer Zellen in wässriger Umgebung. Die Kammern sind aus Silizium Mikrochips gefertigt und haben sehr dünne, elektronendurchlässige Fenster aus Siliziumnitrid.

Die Forschung des Elektronenmikroskopikers am INM will zweierlei erreichen: "Wir möchten unsere neue Technik vervollkommnen und zeigen, dass deren Anwendung von hohem Nutzen in der biologischen und pharmazeutischen Forschung sein kann." Deshalb arbeiten die Forscher am INM mit Wissenschaftlern aus der Klinischen und Experimentellen Pharmakologie und Toxikologie an der Universität des Saarlandes zusammen.

Hintergrund:

Liquid-STEM steht für eine von de Jonge entwickelte Elektronenmikroskopie-Methode. STEM bedeutet "Scanning Transmission Electron Microscopy" und erklärt die Besonderheiten dieses Verfahrens, bei der mit einem Elektronenstrahl Oberflächen "abgetastet" werden (scanning) oder dünne Schichten "durchleuchtet" werden (transmission). Liquid bezieht sich auf die Anwendung der STEM für flüssiges Untersuchungsmaterial.

Das Forschungsprojekt " Electron microscopy of labeled protein complex subunits in whole cells in aqueous environment" wird im Rahmen des Leibniz-Wettbewerbs mit rund 650.000 Euro bei einer Laufzeit von drei Jahren gefördert.

Über das Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH

Das INM erforscht und entwickelt Materialien - für heute, morgen und übermorgen. Chemiker, Physiker, Biologen, Material- und Ingenieurwissenschaftler prägen die Arbeit am INM. Vom Molekül bis zur Pilotfertigung richten die Forscher ihren Blick auf drei wesentliche Fragen: Welche Materialeigenschaften sind neu, wie untersucht man sie und wie kann man sie zukünftig für industrielle und lebensnahe Anwendungen nutzen? Dabei bestimmen vier Leitthemen die aktuellen Entwicklungen am INM: Neue Materialien für Energieanwendungen, Neue Konzepte für medizinische Oberflächen, Neue Oberflächenmaterialien für tribologische Anwendungen sowie Nano-Sicherheit und Nano-Bio. Die Forschung am INM gliedert sich in die drei Felder Nanokomposit-Technologie, Grenzflächenmaterialien und Biogrenzflächen. Das INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien mit Sitz in Saarbrücken ist ein internationales Zentrum für Materialforschung. Es kooperiert wissenschaftlich mit nationalen und internationalen Instituten und entwickelt für Unternehmen in aller Welt. Das INM ist ein Institut der Leibniz-Gemeinschaft und beschäftigt rund 195 Mitarbeiter.

Pressemitteilung INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien
Prof. Niels de Jonge, INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien, Leiter Innovative Elektronenmikroskopie, Tel: 0681 / 9300-313, eMail: niels.dejonge@inm-gmbh.de
27.02.2014
22.06.2017, 11:21 | tsc
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