Infrared Fluorescent Protein!

rb2 large gray Infrared Fluorescent Protein!
Autor: Fee
Über das GFP (grünes fluoreszierendes Protein), seine gelber oder röteren Geschwister und den dafür vergebenen Nobelpreis, kann wahrscheinlich niemand mehr etwas hören. Doch aus dem Labor von Roger Tsien, dem Empfänger des schwedischen “Seepferdchens” 2008 für Chemie kommt nun ein weiteres und sehr interesantes Proteinchen.
Durch mehrere Runden gutwilliger Mutation wurde hierbei das Pigment eines extremophilen Bakteriums, das üblicherweise Licht bei 622nm emitiert, also gerade noch im Bereich des sichtbaren roten Spektrums, so verändert, dass es Licht mit 710nm abgibt. Das ist Infrarot und nicht mehr sichtbar. Dazu muss es jedoch an Billiverdin binden können, ein natürliches Abbauprodukt des Häm-Moleküls, dass in allen aeroben (sauerstoffatmenden) Organismen vorkommt. Um ihr neues Spielzeug zu testen, wurde es an einen Adenovirus fusioniert und in die Schwanzvehne einer Maus injiziert und siehe da, da das Adenovirus bevorzugt in die Leber wandert, tat es das IFP ebenfalls. Doch was soll das bringen, wird sich der aufmerksame Leser nun fragen: Das besondere an infrarotem Licht ist seine Eigenschaft viel besser durch Gewebe und Knochen passieren zu können (Schonmal eine Taschenlampe durch den kleinen Finger strahlen lasse? Sieht irgendwie rot aus, oder? Dasrestliche Spektrum wird nämlich absorbiert!), und deshalb eignet sich das IFP für die Untersuchungen lebender Organismen, da das Farbsignal den Körper verlassen kann.

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Image: Xiaokun Shu, UCSD

Somit konnte die Leber dieser Tiere, ca. 5 tage nach der Injektion, in vivo abgebildet werden und durch eine künstliche Gabe einer Dosis Biliverdin (der Bindungspartner) wurde das Signal 5-fach verstärkt. Auch eine Fusion an beliebige zu untersuchende Proteine sollte nach dem Vorbild des berühmten GFP möglich sein.
Bisher war Vergleichbares nur mit Luziferase-Reportersystemen möglich, bei denen die Luziferase (Lichtenzym des Glühwürmchens) als Reportergen verwendet wurde und zusätzlich das Substrat Luziferin injiziert wurde. Das war nicht gerade untrickreich (Anmassung des Autors aus eigener Erfahrung) und dafür brauchte man eine furchtbar teure, hochempfindliche Kamera in einer Dunkelkammer und auch noch ein Anästesiesystem für die Tiere, da diese Aufnahmen recht lange dauerten. Das ganze ist noch etwas uneffizient, bisher werden nur etwa 7% des eingestrahlten Lichtes emmitiert (GFP emmitiert ca. 80%), doch ein weiteres “engineering” kann das mit Sicherheit noch verbessern. Mal sehen ob das neue System seine Anwendbarkeit beweisen kann!

Shu, X., Royant, A., Lin, M., Aguilera, T., Lev-Ram, V., Steinbach, P., & Tsien, R. (2009). Mammalian Expression of Infrared Fluorescent Proteins Engineered from a Bacterial Phytochrome Science, 324 (5928), 804-807 DOI: 10.1126/science.1168683

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Kategorie: Wissenschaftsnews

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  1. Tobias sagt:

    Danke, schöner Post. Meinst du, das kann prinzipiell als nicht-radioaktives Kontrastmittel für Tumore eingesetzt werden, wenn man es spezifisch anreichern könnte?

    [Antwort]

  2. fee sagt:

    Danke!
    Denk ich schon, vorausesetzt die Effizienz kann noch gesteigert werden. Bei einer Gewebsdurchstrahlung gibt es sicher einen Koeffizienten des Verlustes über die Strecke und die Art des Gewebes. Aber die Autoren schreiben, dass es selbst im Gehirn sehr gut funktioniert, wo sichtbares Licht praktisch keine Chance hat! Und dann muss man es eben noch ean einen spezifischen Reporter koppeln und das Biliverdin zugeben! Wird sich zeigen, ob das ganze dann anwendbar wird!
    Grüsse

    [Antwort]

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