Voyeurismus auf der Zellmembran

14. Jänner 2002, 21:42
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Physiker auf der Spur des T-Zell-Rezeptors

Linz - "Manchmal komme ich mir fast wie ein Voyeur vor", gesteht der Biophysiker Gerhard Schütz. "Man beobachtet Dinge, die sonst im Verborgenen ablaufen." Die Rede ist von der Bewegung einzelner Moleküle - etwa von Proteinen oder Lipiden - innerhalb der Zellmembran, die das Biophysikerteam der Uni Linz auf Film gebannt hat.

Eine neue Methode erlaubt es, solche "Filmaufnahmen" an der lebenden Zelle zu machen. Man konnte nachweisen, dass die Plasmamembran der Zelle strukturiert ist: Ihre Lipide bilden scharf abgegrenzte Domänen, "Inseln", die wichtige Zellfunktionen übernehmen. Nun gehen die Biophysiker vom Zentrum für Einzelmolekülmikroskopie einen Schritt weiter. In einem vom FWF geförderten Projekt untersuchen sie die Wechselwirkung der Inseln mit gewissen Proteinen, zum Beispiel dem T-Zellen-Rezeptor. T-Zellen spielen eine Schlüsselrolle bei der Immunabwehr.

"Es wird vermutet, dass die Lipiddomänen der Zellmembran für die Funktionsweise des T-Zellen-Rezeptors wichtig sind. Wir untersuchen nun die Bewegung des Rezeptors in Relation zu den Lipiddomänen", erläutert Schütz das Vorhaben. Die Moleküle werden mit Farbstoffen markiert, zum Beispiel die Lipide einer Insel grün und der T-Zellen-Rezeptor rot, die Probe mit zwei entsprechenden Laserquellen angestrahlt und die Lichtinformation mit einer hoch auflösenden Optik und einer enorm empfindlichen Kamera festgehalten.

Erstmals werden bei diesem Projekt zwei Mikroskopie-Methoden kombiniert: die optische Fluoreszenzmikroskopie, die einzelne Moleküle beobachtbar macht, und die Rasterkraftmikroskopie (Atomic Force Microscopy, AFM). Ein einzelner, zum T-Zellen-Rezeptor passender Antikörper wird auf den ultrafeinen AFM-Sensor gebracht und der Rezeptor damit "gekitzelt", um die Zelle zu stimulieren.

"Wenn man die Funktionsweise des T-Zellen-Rezeptors verstanden hat", ist Schütz überzeugt, "kann man überlegen, an welcher Stelle man bei einer nicht funktionierenden Immunabwehr medikamentös eingreifen müsste." Die Methoden der Einzelmolekülmikroskopie finden auch in der Diagnose Anwendung. Die Linzer Biophysiker entwickeln gerade einen "Nano-Reader", mit dem innerhalb kürzester Zeit und mit hoher Präzision der Proteinhaushalt menschlicher Zellen gescannt werden kann. Dazu sollen, so Schütz, minimale Proben ausreichen: "Zehn Zellen sind realistisch, eine Zelle ist unser Traum." (DER STANDARD, Print-Ausgabe, 15. 1. 2002)

Von STANDARD-Mitarbeiterin Kirsten Commenda
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