Synthetische Leuchtproteine eröffnen neue Möglichkeiten in der nichtinvasiven Bioimaging-Technologie

BerlinAndy Yeh, Assistenzprofessor für Biomolekulare Technik an der UC Santa Cruz, macht Fortschritte auf dem Gebiet der biomedizinischen Bildgebung. Sein Team hat vollsynthetische biolumineszente Proteine entwickelt. Diese im Labor hergestellten Proteine sollen Anwendungen wie Krankheitsdiagnose und Medikamentenentwicklung verbessern. Sie kommen in der Natur nicht vor und werden mit hochmodernen Computertechniken erstellt, was neue Möglichkeiten für Fortschritte in der Bioimaging-Technologie bietet.

Traditionelle Fluoreszenzbildgebung nutzt externe Lichtquellen, die in Geweben Hintergrundrauschen verursachen können. Biolumineszente Proteine hingegen erzeugen durch eine chemische Reaktion in ihrem Inneren selbst Licht. Dies ermöglicht die Darstellung von Details tief im Gewebe ohne störende Hintergrundsignale. Diese neuartigen biolumineszenten Proteine bieten mehrere wesentliche Vorteile.

• Keine externe Beleuchtung erforderlich
• Reduzierte Lichtinterferenzen im Hintergrund
• Fähigkeiten zur Emission von mehrfarbigem Licht
• Hochspezifische Reaktionszentren
• Thermostabilität für einfachere Handhabung

Proteine ermöglichen Echtzeitbilder von Vorgängen innerhalb eines lebenden Organismus. Diese Bildgebungsmethode erfordert keine Operationen oder andere invasive Verfahren und ist besonders nützlich in der Krebsforschung, wo es wichtig ist, mehrere biologische Ereignisse gleichzeitig zu verfolgen.

Yehs Proteine können in Farben wie Grün, Gelb, Orange und Rot leuchten. Dies macht sie für Wissenschaftler äußerst nützlich, da sie nun gleichzeitig mehrere biologische Marker beobachten können. Das ist entscheidend für das Verständnis komplexer Interaktionen und Prozesse in lebenden Organismen.

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Diese Proteine sind künstlich, was sie äußerst robust macht. Diese Robustheit ermöglicht es ihnen, in Anwendungen eingesetzt zu werden, die natürliche Proteine bisher nicht bewältigen konnten. Sie halten hohen Temperaturen stand und sind daher für eine Vielzahl von Aufgaben nützlich, zum Beispiel für Tests an verschiedenen Standorten.

Der neue Ansatz zur Protein-Design passt zu dem aktuellen Trend, Proteine von Grund auf zu entwickeln. Dieser Trend wurde mit dem Nobelpreis für Chemie gewürdigt und unterstreicht die Bedeutung und Nützlichkeit von computergestützten Methoden in der Biowissenschaft. Diese Fortschritte lassen darauf schließen, dass bald speziell gestaltete Proteine in vielen wissenschaftlichen Bereichen alltäglich werden könnten, was die Forschung erleichtert und revolutioniert.

Mit der fortschreitenden Entwicklung von Computersoftware werden künstlich entworfene Proteine immer effizienter und effektiver, was zu neuen Durchbrüchen in der Medizin und Biologie führt. Die Forschung von Yeh verdeutlicht den erheblichen Einfluss, den der Einsatz von Informatik neben der traditionellen Biologie auf die Lösung hartnäckiger Probleme in der biomedizinischen Forschung hat.