Lebende Zellen zum Fluoreszieren gebracht

Lebende Zellen mit herkömmlichen Farbstoffen untersuchbar

Optisch schaltbare Fluoreszenz-Farbstoffe versagen in lebenden Zellen, weil die Gegenwart von Sauerstoff stört – das war die bislang vorherrschende Meinung in der Wissenschaft. Doch Sauers Team hat mit Kollegen in Bielefeld und New York nun erstmals gezeigt, dass das Gegenteil der Fall ist: „Wir haben den Mechanismus durchschaut und wissen, dass es auch in lebenden Zellen geht.“

Zellen enthalten Glutathion, das die meisten kommerziell verfügbaren optisch schaltbaren Farbstoffe nach der Laseranregung in einen stabilen, mehrere Sekunden dauernden Aus-Zustand versetzt. Zugleich läuft eine Reaktion mit Sauerstoff ab, welche die Farbstoffe wieder anschaltet, aber sehr ineffizient ist. „Die Mehrzahl der Farbstoff-Moleküle ist darum ständig aus, und genau das ist die Voraussetzung, damit die superaufgelöste Bildgebung funktioniert“, erklärt Professor Sauer.

Histone im Zellkern markiert

Die Wissenschaftler koppelten Histone vom Typ 2B an ein bakterielles Enzym (Dehydrofolatreduktase). Dann fügten sie den Fluoreszenz-Farbstoff dazu, den sie zuvor an das Antibiotikum Trimethoprim geknüpft hatten. Der Trick dabei: Das Antibiotikum verbindet sich hoch spezifisch mit dem Enzym; und über diese Behelfsbrücke lassen sich die Histone vom Typ 2B mit Farbstoffen markieren.

Mit dieser Methode haben die Forscher eine bereits bekannte Tatsache bestätigt: Die mit Histonen verpackte DNA bewegt sich im Zellkern, und zwar abhängig von der Phase des Zellzyklus mit einer Geschwindigkeit von einigen Nanometern pro Sekunde. Sauer: „Der nächste Schritt ist es jetzt, den Ablauf der Zellteilung in hoher Auflösung unter dem Mikroskop zu verfolgen.“

Originalveröffentlichung:

„Live Cell Super-Resolution Imaging with Trimethoprim Conjugates”, Richard Wombacher, Meike Heidbreder, Sebastian van de Linde, Michael P Sheetz, Mike Heilemann, Virginia W Cornish & Markus Sauer, Nature Methods, 8. August 2010, DOI 10.1038/nmeth.1489

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