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Medizin

Neue Mikroskopiertechnik zeigt Prozesse an Zellmembranen

Freitag, 22. Januar 2021

/peterschreiber.media, stock.adobe.com

Würzburg – Ein Verfahren, um feinste Details von Zellmembranen abzubilden, haben Wissenschaftler vom Biozentrum der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) entwickelt. Sie berichten darüber in der Fachzeitschrift Nature Communications (2020; DOI: 10.1038/s41467-020-19897-1).

Die Forscher modifizierten für ihre Arbeit das Verfahren der sogenannten Expansionsmikroskopie (ExM). Damit lassen sich Zellen und ihre Bausteine mit einer räumlichen Auflösung weit unterhalb von 200 Nanometern abbilden.

Bei der ExM werden Proteine der zu untersuchenden Probe in ein schwellbares Polymer vernetzt. Nach der Zerstörung der Wechselwirkungen zwischen den Molekülen können die Proben mit Wasser um ein Viel­faches ausgedehnt werden.

Das macht detaillierte Einblicke in ihre Strukturen möglich. „Diese Methode war bisher auf Proteine beschränkt. Wir stellen jetzt eine Möglichkeit vor, wie wir auch Lipide und damit Zellmembranen expandie­ren können“, erläuterte Markus Sauer, Experte für hochauflösende Mikroskopie an der JMU. Beteiligt an der Publikation sind auch die Thomas Rudel und Jürgen Seibel von der JMU.

Die Wissenschaftler haben für ihre Studie sogenannte funktionalisierte Sphingolipide synthetisiert, die ein wichtiger Bestandteil von Zellmembranen sind. Gibt man diese Lipide zu Zellkulturen, werden sie in die Zellmembranen eingebaut. Im Anschluss lassen sie sich mit einem Farbstoff markieren und in einem schwellbaren Polymer 4- bis 10-fach expandieren.

Die Sphingolipide bauen sich laut der Arbeit auch in die Membranen von Bakterien ein. Damit können nun Krankheitserreger wie Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis und Simkania negevensis in infizier­ten Zellen in einer Auflösung dargestellt werden, die bisher nur mit der Elektronenmikroskopie erreicht wurde. Sogar die innere und die äußere Membran von gramnegativen Bakterien lassen sich voneinander unterscheiden.

„Mit den neuen superauflösenden mikroskopischen Verfahren wollen wir jetzt bakterielle Infektions­mecha­nismen und Ursachen für Antibiotikaresistenzen untersuchen. Was wir dabei lernen, lässt sich womöglich für verbesserte Therapien nutzen“, hofft Rudel. © hil/aerzteblatt.de

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