Mikroskopietechnik zur Erkennung von Eiweißmoleküle in Zellmembranen entwickelt

Nanopartikel helfen bei der mikroskopischen Erkennung eines bei Krebs beteiligten Eiweißmoleküls

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 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.

Quelle: Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM)