Forscher entwickeln lichtgetriebenen Energielieferanten für künstliche Zellen

9. August 2016, 13:20
4 Postings

Protonenpumpe in den Zellwänden von Nano-Fabriken lässt sich kontrolliert an- und ausschalten

Bern – Eines der Ziele der synthetischen Biologie ist es, Nano-Fabriken zu bauen, die beispielsweise Wirkstoffe produzieren oder Schadstoffe abbauen können. Nicht anders wie herkömmliche Produktionsstätten benötigen sie dafür Energie. Wissenschafter der Uni Bern haben nun lichtgetriebene Nanopumpen mit einem An- und Ausschaltknopf versehen und damit ein System geschaffen, das sich bei künstlichen Zellen einzusetzen lässt.

Jede Zelle braucht Energie, um zu funktionieren. Ebenso brauchen von Forschern künstlich erzeugte Zellen und molekulare Fabriken im Nanometerbereich Energiequellen, um Wirkstoffe für die Medizin zu produzieren oder Schadstoffe abzubauen. Ein vielversprechender Energielieferant für solche Fabriken ist ein Protein namens Proteorhodopsin.

Proteorhodopsin wurde ursprünglich bei Meeresbakterien entdeckt. Es sitzt in der Zellmembran und pumpt – angetrieben durch Licht – Protonen von einer Seite der Membran auf die andere. Aus dem so entstehenden Konzentrationsgefälle können die Zellen Energie gewinnen.

Bisher war es jedoch schwierig, diese Protonenpumpe als Energielieferant für die synthetische Biologie einzusetzen. Bauten Forschende sie mit den bisherigen Verfahren in künstliche Membranen ein, waren alle Pumpen symmetrisch angeordnet, was einen funktionellen Kurzschluss verursachte, wie die Uni Bern am Dienstag in einer Mitteilung schrieb.

Ein- und ausschaltbare Energiequelle

Dimitrios Fotiadis von der Uni Bern und seinem Team ist nun aber gelungen, dieser Protonenpumpe einen chemischen Schalter zum kontrollierten An- und Ausschalten einzubauen. Damit ließe sich das Problem umgehen und Proteorhodopsin als erster lichtgetriebener Energielieferant je nach Bedarf der Mikro-Fabrik an- und ausknipsen.

Eine mögliche Anwendung wäre beispielsweise in künstlichen Systemen, die Schadstoffe wie Antibiotika im Wasser abbauen, erklärte Fotiadis. Sein Team veröffentlichte die Arbeit im Fachjournal "Angewandte Chemie" (International Edition). (APA, red, 9.8.2016)

Share if you care.