Forschung und Wissenschaft

Mit bloßem Auge kann man den leuchtend-grünen Goethe-Kopf nicht sehen. Er ist gerade einmal 20 Mikrometer (tausendstel Millimeter) breit. „Man könnte ihn etwa zehn mal nebeneinander auf dem Umfang eines menschlichen Haars schreiben“, verdeutlicht Volker Gatterdam, Doktorand am Institut für Biochemie, die Abmessungen des Miniaturbildes. Erzeugt hat er es durch eine Licht-aktivierbare Molekül-Protein-Wechselwirkung auf einer speziell präparierten Glasplatte. Das Verfahren funktioniert ähnlich wie die Lithographie in der Halbleitertechnik.

Wie die Forschergruppe um Prof. Robert Tampé vom Institut für Biochemie und Prof. Alexander Heckel vom Institut für organische Chemie und chemische Biologie in der „Angewandten Chemie“ berichten, steht im Zentrum der Reaktion das Molekül Glutathion. Mit Hilfe der Glutathion-S-Transferase (GST) entfaltet Glutathion eine schützende und entgiftenden Wirkung im Körper. Zum einen bindet es reaktive Sauerstoffradikale, zum anderen auch körperfremde Stoffe wie Medikamente und Giftstoffe. Die Molekül-Protein-Bindung funktioniert nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Wird das Glutathion jedoch mit einer Licht-aktivierbaren Schutzgruppe versehen, wie in dem vorliegenden Experiment, kann es nicht an GST binden. Nun lässt sich die Reaktion durch Licht gezielt steuern, indem die Schutzgruppe abgespalten wird.

Das Licht-aktivierbare Glutathion wird nun auf einer speziell präparierten Glasplatte aufgebracht und durch eine Maske belichtet. Um nachweisen zu können, dass das aktive Glutathion nur an den belichteten Stellen entsteht, wurde der Bindungpartner GST mit einem grün fluoreszierenden Protein versehen. Nachdem die Molekül-Protein-Wechselwirkung entstanden und ungebundenes Protein weggewaschen worden war, leuchteten tatsächlich nur die Stellen auf der Glasplatte grün auf, die zuvor belichtet worden waren.

Kompliziertere und noch kleinere Strukturen wie das Goethe-Logo oder den Kopf von Marylin Monroe konnte Doktorand Volker Gatterdam in Echtzeit mit einem Laserstrahl „zeichnen“. Zukünftige Anwendungen könnten im Bereich der Protein-Chip Herstellung oder gar im Bereich der gezielten Zellmanipulation liegen.

Bildtexte:
Bild 1: Dieser Goethe-Kopf aus dem Logo der Goethe-Universität, bestehend aus grün fluoreszierenden Molekül-Protein-Verbindungen, ist nur 25 Mikrometer breit. Er passt etwa zehn mal auf den Umfang eines menschlichen Haars.

Bild 2: Schärfere Bilder lassen sich erzielen, wenn die Abmessungen etwas größer sind, wie hier bei dem Kopf Marylin Monroes.

Bild 3: Etwa so kann man sich das Zeichnen der Bilder aus den Molekül-Protein-Verbindungen mit einem Laser vorstellen.

Informationen: Volker Gatterdam, Institut für Biochemie, Tel.: (069)798-29466, Gatterdam@biochem.uni-frankfurt.de