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Fachartikel aus Labor, Analytik und Qualitätskontrolle

29.10.2015

Retsch GmbH Schneller und reproduzierbarer Zellaufschluss (Bead Beating)

Dr. Tanja Hanke, Retsch GmbH


Eine wichtige Methode in der biologischen Grundlagenforschung, der angewandten Biotechnologie oder medizinischen Forschung ist der Zellaufschluss von Bakterien und Hefen, um die Nukleinsäuren (DNA und RNA) oder die Zellproteine zu untersuchen. Für die Isolierung von DNA oder RNA wird meist nur eine kleine Menge Zellmaterial von unter 1 ml benötigt. Für die Extraktion von Proteinen aus Bakterien, Hefen, Pilzen oder Algen jedoch braucht man häufig größere Mengen Zellsuspension. Eine sehr effiziente Aufschlussmethode ist das sogenannte "Bead Beating", bei dem kleine Glaskugeln in Reaktionsgefäßen Zellsuspensionen durch mechanische Effekte aufschließen. Häufig wird das Reaktionsgefäß dabei über einen Vortexer gehalten, so dass die Zellsuspension mit den Glaskügelchen im Gefäß aufgewirbelt wird und so die Zellen aufgeschert werden. Bei größeren Probendurchsätzen oder längeren Aufschlusszeiten von bis zu 10 Minuten ist diese Methode jedoch zeitaufwändig und fehleranfällig. Reproduzierbarer und schneller geht es mit einer Schwingmühle MM 400 von Retsch kombiniert mit dem Falcon-Tube Adapter, der bis zu 8 Falcons gleichzeitig fassen kann. Dies wird im Folgenden am Beispiel von Hefezellen (Saccharomyces cerevisiae) und Mikroalgen (Thalassiosira pseudonana und Phaeodactylum tricornutum) gezeigt.

Aufschluss von Hefesuspensionen

Die Abteilung der Systembiochemie der Ruhr-Universität Bochum beschäftigt sich mit Zellbestandteilen, den sogenannten Peroxisomen. Diese sind u.a. an Abbauprozessen von Fettsäuren in eukaryotischen Zellen beteiligt. Ist die Funktion der Peroxisomen gestört, kann das zu schweren Stoffwechselstörungen führen. Um die Funktionsweise der Peroxisomen besser zu verstehen, untersucht die Promotionsstudentin Anna Chan Transportprozesse von Zellinhaltsstoffen in und aus den Peroxisomen am Beispiel des Modellorganismus Saccharomyces cerevisiae. Hierzu ist es nötig, größere Volumina von ca. 20 ml Zellsuspension aufzuschließen, um dann die Funktionalität bestimmter Zellproteine untersuchen zu können. Bisher erfolgte der Zellaufschluss im Institut durch einfaches Vortexen von jeweils 4 g Hefen mit 12 g Aufschlusspuffer und 16 g Glaskugeln (0,5 - 0,75 mm Durchmesser) im 50 ml Falcon für 12 x 1 min mit 1 min Zwischenkühlung auf Eis. Sollten mehrere Proben parallel aufgeschlossen werden, mussten viele Personen an mehreren Vortexern zeitgleich arbeiten. Außerdem war ein Wechsel der Proben zwischen den einzelnen Personen notwendig, um geräte- und personenbedingte Unterschiede auszugleichen.

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