Mit manipulierter Bäckerhefe kann man erstaunlich gute Fotos machen

18. April 2013, 21:52
  • Das Foto der Alten Universität in Marburg wurde mit Hilfe des psd-Moduls in erstaunlich hoher Auflösung auf einem Rasen von Hefezellen reproduziert.
    vergrößern 900x455
    foto: chemistry & biology, renicke et al, fig. 3

    Das Foto der Alten Universität in Marburg wurde mit Hilfe des psd-Moduls in erstaunlich hoher Auflösung auf einem Rasen von Hefezellen reproduziert.

Forscher entwickeln molekulares Werkzeug, mit dem sich der Abbau einzelner Proteine in einer Zelle mit Licht steuern lässt

Deutsche Wissenschafter haben ein Werkzeug entwickelt, mit dem sie die Stabilität einzelner Proteine in einer Zelle mit Licht steuern können. Die Forscher koppelten eine selbst entworfene Gen-Sequenz mit einem Lichtsensor der Ackerschmalwand. Dieses Modul lässt sich an beliebige Proteine "montieren", die dann per Lichtsignal zum Abbau freigegeben werden. Hängt man das Modul etwa an ein Protein, das bei der Zerlegung einen Farbstoff entstehen lässt, dann kann man mit lebenden Zellen sogar fotografieren, wie die Forscher von der Philipps-Universität Marburg unter Beweis stellten.

Die Manipulation zellulärer Vorgänge durch Licht bestimmter Wellenlängen hat sich in den letzten Jahren zu einer biotechnologischen Trenddisziplin entwickelt. Doch bislang wurden in dieser als Optogenetik bezeichneten Fachrichtung vor allem Techniken zur Kontrolle der Proteinbiosynthese entwickelt. Der gegenteilige Prozess, der lichtgesteuerte Abbau von Proteinen, ist zwar im Pflanzen- und Tierreich gut bekannt, hat aber noch nicht Einzug in die Biotechnologie gehalten.

Der nun von den Marburger Wissenschaftern um Christof Taxis und Lars-Oliver Essen verfolgte Ansatz ist weitaus vielseitiger und einfacher als der natürliche: Hier wird das ausgesuchte Protein mit einem besonderen Marker verknüpft, um es für den Abbau in der als Proteasom bezeichneten zelleigenen Abbaumaschinerie zu markieren. Das Konstrukt besteht aus einem Lichtsensor der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) und einer von den Wissenschaftern entworfenen Sequenz, die den Abbau herbeiführt. Koppelt man dieses sogenannte psd-Modul (photosensitive degron) an ein Zielprotein und setzt die Zelle blauem Licht aus, verändert der Lichtsensor seine dreidimensionale Struktur und macht die Erkennungssequenz so für das Proteasom zugänglich. Dies beginnt den Abbau des Konstruktes samt Zielprotein.

Fotos mit Bäckerhefe

Da der Abbau über das Proteasom in allen höheren Lebewesen gleich abläuft, sollte das neue Modul auch in Pflanzen und Wirbeltieren einsetzbar sein; die Funktionsweise des photosensitiven Degrons haben die Forscher eindrücklich in Experimenten mit der Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) gezeigt. So ist es ihnen etwa gelungen, ein Foto der Alten Universität in Marburg auf einem Rasen von Hefezellen zu reproduzieren.

Dazu koppelten sie ihr psd-Modul an ein Protein, dessen Abbau zu einer Anreicherung von rotem Farbstoff in den Zellen führt. Über diese Zellschicht legten sie dann ein Schwarz-Weiss-Negativ des Fotos und beleuchteten sie mit blauem Licht. In der Folge entwickelte sich ein rötlich-beiges Abbild der Alten Universität in beeindruckend hoher Auflösung auf dem Hefe-Rasen. In einem anderen Versuch fusionierten die Forscher ihr Konstrukt mit einem Protein, das für das Wachstum von Hefezellen essenziell ist. In der Kulturschale wuchsen die Zellen daraufhin nur im Schatten einer sternförmigen Maske, der sie vor dem blauen Licht – und damit vor dem Licht-induzierten Abbau des Wachstumsfaktors – schützte. (red, derStandard.at, 20.04.2013)

Share if you care
22 Postings
Wie weit ist die Gentechnik eigentlich schon?

Wenn man das mit einem Computerprogramm vergleicht, dann kann man mit einem Hex-Editor an Binärdateien herummurxen. Manchmal wird man damit Erfolg haben, verstehen was man da aber wirklich macht tut man nicht.

Lässt sich der momentane Forschungsstand ungefähr so zusammenfassen oder sind die schon weiter?

Das ist sehr komplex, alleine der Code macht es nicht aus

Die Abfolge von Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin codiert nicht nur für die Sequenz von Aminosäuren in einem zu bildenden Protein, es gibt Domänen in der DNA die regulative Wirkung haben (wird ein Gen exprimiert oder nicht), Ein paar Zusammenhänge kennt man aber es ist weit weniger als mit einem Hex-Editor machen kann weil viele Zusammenhänge noch nicht bekannt sind. Beim Hex-Editor ist der formale Zusammenhang logisch bekannt wenn auch kompliziert. Da wird bis heute viel im trüben gefischt aber es wird laufend besser.

das wird die tatoo kunst revolutionieren

zwischen den Zehen??!!

Da der Abbau über das Proteasom in allen höheren Lebewesen gleich abläuft, sollte das neue Modul auch in Pflanzen und Wirbeltieren einsetzbar sein

Schön und gut, aber warum musste man diesen Vintage-Filter verwenden?

Geil... eine Pizza, bei der die Rechnung dann schon am Teig gedruckt ist. ^^

Kann man damit Baguettes und Muttersemmeln mit Pornobildern drauf machen?

Was zur Hölle sind Muttersemmeln?

...reicht Dir nicht ein Salzstangerl...?

Ich bin schon am Weg zu Billa

na dann schütt ich mal ein tropferl bier auf meine sd-card... :-)

Nett! Gibt's dann bald "Polariodkameras" mit Agarplatten?

Bio-Polaroid

Marktlücke!

und was macht man damit dann?

Fotos :)

Per (Licht-)Schalter ein beliebiges/ausgewähltes Gen "inaktivieren", indem das codierte Protein darauf nahezu sofort in der Zelle eliminiert wird.
Praktisch (in Forschung, Biotechnologie, etc.), wenn man dies nur zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt möchte/kann.
Hefefotolithographie ist natürlich ein ganz witziges Anwendungsbeispiel. :-)

Nachteil ist halt: So ein Degron ist ein extra Anhängsel.
Dessen Sequenz ans Ziel-Gen gepastet, hängt das Degronprotein dann am Zielprotein als Extraknubbel dran, was bei manchen Proteinen schon ganz von selber ausreicht diese funktionsunfähig zu machen, ganz ohne irgendeinen Trigger.

Getaggte Proteine werden ja vielfach verwendet (z. B. der relativ große GST-tag). Wie groß ist denn so ein Degron?

Ziemlich gross sogar. Das Degron selber ist zwar relativ kurz, aber damit es konditionell wird, muss eine grössere Struktur vorhanden sein, die das Abbausignal maskiert. Das klassische Temperaturdegron ist etwa 200 Aminosäuren lang (ähnlich GST), und dieses photosensitive Degron ist etwa 300 Aminosäuren gross. Aber es reichen auch schon Tags von 20-40 Aminosäuren aus, die Funktion des Proteins zu zerstören.
Ist eher die Regel als die Ausnahme, dass Tags die Proteinfunktion beeinträchtigen. (Wenn eine normale Funktion vom Protein wichtig ist, muss häufig erst eine Reihe von Tags durchprobiert werden bis man etwas kompatibles findet).

Danke für die Info!

Vergrößern und anziehen.

Die Kommentare von Usern und Userinnen geben nicht notwendigerweise die Meinung der Redaktion wieder. Die Redaktion behält sich vor, Kommentare, welche straf- oder zivilrechtliche Normen verletzen, den guten Sitten widersprechen oder sonst dem Ansehen des Mediums zuwiderlaufen (siehe ausführliche Forenregeln), zu entfernen. Der/Die Benutzer/in kann diesfalls keine Ansprüche stellen. Weiters behält sich die derStandard.at GmbH vor, Schadenersatzansprüche geltend zu machen und strafrechtlich relevante Tatbestände zur Anzeige zu bringen.