Wetenschappers van de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (JGU) in Duitsland hebben een nieuwe methode ontwikkeld om individuele eiwitten te observeren.

Gedetailleerde kennis van de dynamiek van eiwitten is nodig om de verwante biologische processen die op moleculair niveau plaatsvinden te begrijpen. Daten, deze informatie is verkregen door middel van het labelen van eiwitten met fluorescerende stoffen, maar helaas verandert dit de onderzochte eiwitten en beïnvloedt zo de biologische processen die moeten worden waargenomen.

"Onze methode maakt het mogelijk om individuele eiwitten live te volgen zonder ze eerst te labelen, " legt professor Dr. Carsten Sönnichsen van het Instituut voor Fysische Chemie bij JGU uit. "We krijgen nu geheel nieuwe inzichten in moleculaire processen en kunnen zien, bijvoorbeeld, hoe dingen constant in beweging zijn, zelfs op de allerkleinste schaal."

De methode die is ontwikkeld door de groep van Mainz-chemici onder leiding van Carsten Sönnichsen is gebaseerd op het gebruik van gouden nanodeeltjes. Deze dienen als glinsterende nanoantennes die, wanneer ze individuele ongelabelde eiwitten detecteren, hun frequentie enigszins wijzigen of, met andere woorden, hun kleur. Deze kleine kleurveranderingen kunnen worden waargenomen met behulp van de in Mainz ontwikkelde techniek. "Dit is technologisch een enorme sprong voorwaarts:we zijn erin geslaagd een zeer hoge tijdsresolutie te bereiken voor de observatie van individuele moleculen, ", zegt Sönnichsen. Zo is het nu mogelijk om de dynamiek van een eiwitmolecuul tot op de milliseconde nauwkeurig te observeren.

De mogelijkheid om individuele eiwitmoleculen te detecteren opent ook volledig nieuwe horizonten. Het is dus praktisch geworden om de fluctuatie van eiwitpopulatiedichtheden te volgen en eiwitadsorptieprocessen in realtime te observeren, onder andere. "We kunnen zien hoe moleculen bewegen, hoe ze aanmeren op bepaalde locaties, en hoe ze vouwen - dit heeft ons een kijkje gegeven in de moleculaire wereld, " legt Dr. Irene Ament uit, een lid van de groep van Sönnichsen. Deze nieuwe technologie kan niet alleen nuttig blijken te zijn in de chemie, maar ook in de geneeskunde en biologie.

Het werk is een belangrijk element in het onderzoek naar niet-evenwichtsverschijnselen op moleculair niveau en vormt daarmee een solide basis voor het geplande Cluster of Excellence Molecularly Controlled Non-Equilibrium (MCNE), die is geselecteerd om deel te nemen aan de laatste ronde van het Excellence Initiative door de Duitse federale en deelstaatregeringen om onderzoek op topniveau aan Duitse universiteiten te promoten. Onder andere bronnen, het project kreeg financiële steun in de vorm van een ERC Starting Grant voor het project "Single metal nanoparticles as moleculaire sensoren" (SINGLESENS).