Eine einfachere Möglichkeit, Rogue-Moleküle auszuspionieren

Einzelne Proteine ​​spielen eine Schlüsselrolle bei der Entstehung einer Vielzahl von Krankheiten, darunter Alzheimer, Parkinson und Huntington. Eine Reihe neuer bildgebender Verfahren kann das Verhalten einzelner Biomoleküle aufdecken, aber diese Ansätze sind knifflig und teuer. Jetzt könnte eine neue Technik, die an der Harvard University entwickelt wurde, eine kostengünstigere und einfachere Möglichkeit bieten, Moleküle zu messen und zu verfolgen, während sie sich frei durch eine Lösung bewegen.

Moleküle aufspüren: Das CLIC-Setup besteht aus einer konvexen Linse auf einem Glasstück, das mit einer Proteinlösung (rosa) bedeckt ist. Ein optisches Fluoreszenzmikroskop und Kameras verfolgen einzelne Moleküle.

Proteine ​​sind klein – im Durchschnitt etwa zwei Nanometer – und sie fliegen schnell umher, was es schwierig macht, sie unter einem Mikroskop zu verfolgen. Eine beliebte Methode, um Wechselwirkungen zwischen zwei Proteinen zu beobachten, besteht darin, eines an eine Oberfläche zu binden und zu warten, bis ein anderes Molekül vorbeikommt und interagiert. Das Problem mit diesem Ansatz erklärt Adam Cohen , Assistenzprofessor für Chemie an der Harvard University und TR35-Preisträger im Jahr 2007, ist, dass sich Proteine ​​anders verhalten, wenn sie an einer Oberfläche befestigt sind, da sie weniger Bewegungsfreiheit haben.



Cohens Labor hat ein normales Fluoreszenzmikroskop angepasst, um die Einzelmolekülbildgebung zu vereinfachen. Die neue Technik, genannt Konvexlinsen-induzierter Einschluss (CLIC) quetscht Moleküle zwischen einer flachen Glasscheibe und einer gebogenen Scheibe, sodass sie eingeschlossen, aber nicht angebunden sind. Obwohl es andere Möglichkeiten zur Immobilisierung einzelner Moleküle gibt, erfordern sie im Allgemeinen spezielle Vorrichtungen, die komplex oder teuer sein können.

Eine von Cohens Postdoktoranden, Sabrina Leslie, modifizierte ein normales Fluoreszenzmikroskop mit einem mechanischen Aufbau. Eine konvexe Linse berührt die Mitte eines flachen Glasstücks, das mit einer proteinhaltigen Lösung bedeckt ist. Die gekrümmte Oberfläche der Linse wird mit der Vorderseite nach unten gelegt. Proteine ​​diffundieren durch die Lösung, aber ihre Größe begrenzt, wie weit sie in Richtung Zentrum wandern können, wo der Raum zwischen Flachglas und gebogenem Glas kleiner wird. Wie weit die Proteine ​​reisen können, lässt die Forscher die Größe jedes Proteins herausfinden.

Die Linse steuert auch die Tiefe der Lösung. Dadurch wird verhindert, dass sich Proteine ​​​​übereinander lagern, wie es normalerweise der Fall ist. Der Aufbau macht es auch einfacher, einzelne Proteine ​​länger zu beobachten, da sie zwischen Flachglas und Linse eingeschlossen sind.

Dies ist ein wunderbar einfacher, neuartiger Ansatz, sagt Julio Fernandez , einem Professor für biologische Studien an der Columbia University, dessen Labor Proteindynamik untersucht. Er sagt, dass das Beobachten von Molekülen über einen sehr langen Zeitraum in hoher Auflösung den Forschern genügend Zeit geben wird, um zu sehen, wie sich einzelne Proteine ​​verhalten. Es sei viel besser, etwas mit unveränderter Dynamik zu beobachten, sagt er.

Die neue Technik könnte Forschern helfen, beispielsweise zu verstehen, wie ein einzelnes Protein zur Bildung von Amyloid-Plaques beiträgt – Proteinverflechtungen, die zwischen Nervenzellen bei Alzheimer gefunden werden. Damit soll der Umfang möglicher Experimente erweitert werden, sagt Cohen.

Ein weiterer Vorteil des CLIC-Setups ist, dass es billig ist. Mikroskope, die für die Abbildung einzelner Proteine ​​entwickelt wurden, kosten etwa 100.000 US-Dollar. Mit CLIC kann man es besser machen, und es würde ein paar hundert Dollar kosten, sagt Fernández. Es erfordert keine spezielle Software oder teure Ausrüstung, sagt er und fügt hinzu, dass er die Technik in seinem eigenen Labor ausprobieren möchte.

Fernández betont, dass es Zeit und Experimente braucht, um zu bestätigen, wie nützlich die Technik sein wird, sagt aber, dass sie meiner Meinung nach mehr als vielversprechend aussieht.

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