Fluoreszenzbildgebung: Mit höchster Auflösung molekulare Prozesse sichtbar machen

Innovatives Verfahren ermöglicht neue Einblicke in lebende Zellen und Prozesse, an denen Ribonukleinsäuren beteiligt sind

Ribonukleinsäure, kurz RNA, ist maßgeblich an grundlegenden biologischen Prozessen beteiligt. Sie transportiert genetische Informationen, setzt diese in Proteine um oder trägt zur Genregulation bei. Um zu verstehen, welche Funktionen sie im Detail erfüllt, haben Forschende der Universität Heidelberg und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ein neues Verfahren der Fluoreszenzbildgebung entwickelt. Damit lässt sich RNA in lebenden Zellen mit bisher unerreichter Auflösung darstellen. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Biotechnology veröffentlicht.

Bei diesem Verfahren wird ein neuartiger molekularer, RNA-basierter Fluoreszenzmarker (RhoBAST) eingesetzt. „In Verbindung mit dem Farbstoff Rhodamin bringt er RNA-Moleküle zum Leuchten, und diese können mit der Einzelmolekül-Lokalisationsmikroskopie, die zu den bildgebenden Verfahren mit höchster Auflösung gehört, anschließend sichtbar gemacht werden“, sagt Gerd Ulrich Nienhaus vom Institut für Angewandte Physik des KIT.

Da Rhodamin erst nach der Bindung an RhoBAST fluoresziert, kommt es durch die ständig neu entstehenden Verbindungen zwischen Marker und Farbstoff zu einem unaufhörlichen „Blinken“. „Dieses An-Ausschalten ist genau das, was wir für die Bildgebung brauchen“, erläutert Nienhaus. Dies konnte mit der Visualisierung von RNA-Strukturen im Inneren von Darmbakterien (Escherichia coli) und menschlichen Zellen mit exzellenter Lokalisierungsgenauigkeit demonstriert werden.

sfo

Weitere Informationen: www.kit.edu

Bild: Darmbakterien, die mittels konventioneller Epifluoreszenzmikroskopie (links) und höchstauflösender Einzelmolekül-Lokalisationsmikroskopie aufgenommen wurden. Skalenbalken: 1 µm. (Foto: Universität Heidelberg/KIT)

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