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29.05.2012

Eiweißfasern mit größter Genauigkeit mit Hilfe der Raman-Spektroskopie untersucht


Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer und bestimmte Krebsformen gehen auf eine fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen im Körper zurück. Wissenschaftlern des Instituts für Photonische Technologien (IPHT) in Jena ist es erstmals gelungen, Proteinstrukturen auf sub-molekularer Ebene nachzuweisen und spektroskopisch zu analysieren. Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Krankheitsursachen.

"Bis heute hat man nicht genau verstanden, was die fehlerhafte Faltung und Aggregation von Eiweißen, zum Beispiel im Zusammenhang mit Alzheimer, eigentlich auslöst", erläutert PD Dr. Volker Deckert, Leiter der Abteilung Nanoskopie am IPHT. Ihm und seinem Team ist es nun erstmals gelungen, die molekulare Struktur so genannter Amyloid-Fibrillen mit bisher unerreichter Genauigkeit zu untersuchen.

Dies erfordert im wahrsten Sinne des Wortes "Spitzentechnologie". Denn mit herkömmlichen spektroskopischen Methoden kann man nicht in die Nanowelt vordringen. "Wir haben die Auflösung der am IPHT bereits gut etablierten Raman Spektroskopie stark erhöht, indem wir es mit einem Rasterkraft-Mikroskop kombinieren", erklärt Deckert. Eine mit Laserlicht bestrahlte winzige Sonde funktioniert dabei wie die Nadel eines Plattenspielers: Sie fährt über die zu untersuchende Probe und analysiert diese, während sie gleichzeitig Informationen darüber liefert, an welcher Stelle sie sich gerade befindet. Chemiker Deckert erreicht damit Auflösungen im Bereich von 2 Nanometern. (Zum Vergleich: Ein Haar ist fünfzigtausend Mal dicker als ein Nanometer). Auf diese Weise können die Forscher Änderungen in der Form und insbesondere der Oberfläche des Proteins direkt beobachten. "Die Reihenfolge der einzelnen Bausteine, aus denen sich ein Eiweiß zusammensetzt, ist gleich, egal, ob man ein richtig oder ein falsch gefaltetes Protein untersucht", so Deckert. Der Grund für die fehlerhafte Faltung und damit der Auslöser der Krankheit muss also in der Art liegen, wie das Protein seine Form findet und schließlich mit andern Proteinen zusammenwächst - und das wollen wir so genau wie möglich untersuchen".

Den Wissenschaftler treibt die Frage, wie weit kann man in die molekulare Struktur eindringen? Ein Ehrgeiz, der viel Anerkennung findet. So wurde Anfang des Jahres das Thema im renommierten Journal of Biophotonics nicht nur veröffentlicht, sondern auch gleich zur Titelstory erhoben. Im Februar konnten Deckert und seine Mitarbeiter aus der Hand des Thüringer Wissenschaftsministers den Forschungspreis des Freistaates entgegennehmen. Mitte Juni wird das IPHT dank Deckerts Arbeiten von einer gemeinsamen Initiative von Wirtschaft und Bundesregierung zum dritten Mal in Folge als "Ausgewählter Ort im Land der Ideen" ausgezeichnet werden.

"Diese Anerkennung freut uns und spornt uns an, unseren Ansatz weiterzuverfolgen", sagt Deckert, der 2009 aus Dortmund nach Jena kam. Das IPHT mit seiner interdisziplinäre Ausrichtung und den nur hier in dieser Form vorhandenen technologischen Möglichkeiten bietet ihm hervorragende Bedingungen für seine Forschung. "Die Kollegen hier verfügen über große Kompetenzen im Bereich der Mikro- und Nanostrukturierung, ohne die die Herstellung und Beschichtung der Spitzen nicht möglich wären". In Zukunft will Deckert auch die Faserexpertise des Institutes nutzen: Glasfasern könnten als "Ministifte" die bisherigen Spitzen ersetzen.

Quelle: idw/Institut für Photonische Technologien (IPHT)




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