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Zellbiologie: Minischeinwerfer zur Zellmanipulation

Mit einer verbesserten Methode können Proteine in lebenden Zellen gezielt in einem beliebigen Augenblick durch harmlose Lichtwellen aktiviert und wieder abgeschaltet werden, berichten Klaus Hahn von der University of North Carolina. Die Forscher demonstrierten dies in einer gentechnisch veränderten Zelle, in der sie das Allerweltsenzym Rac1 lichtsensitiv gemacht hatten.

Licht lenkt Zellbewegung | Ein durch Licht aktivierbares Protein erlaubt es, die Bewegung von lebenden Zellen zu kontrollieren. Sobald das Protein Rac durch einen Lichtreiz aktiviert wird (im roten Kreis, links), schiebt die Zelle hier lokal Ausläufer vor. Zudem bewegt sich das bei Bewegungen wichtige Protein PAK (rechts in rot) an den Rand der Zelle.
Das Protein greift unter anderem in den dynamischen Auf- und Abbau des Zytoskeletts, also der Gerüststruktur der Zelloberfläche ein. Mit Laserlicht bestrahllte Zellabschnitte bildeten dementsprechend Ausstülpungen und Verformungen aus. Mit einer geeigneten Reizkombination gelang es den Forscher sogar, die Bewegungsrichtung der Zelle zu beeinflussen.

Die Methode, bei der Rac1 mit einem bei blauen Wellenlängen fotosensitiven Protein fusioniert wurde, lasse sich auch bei vielen anderen Proteinen anwenden, glauben Hahn und Kollegen. Im Gegensatz zu früheren ähnlichen Ansätzen sei die Aktivierung nun reversibel und mache keine härtere und schädlichere ultraviolette Strahlung notwendig. Zudem mussten die bislang eingesetzten fotoaktiven Proteine per Mikroinjektion einzeln in Zellen eingebracht werden. Hahn und Kollegen gelang es dagegen, die funktionsfähige Genanleitung zum Bau der fotosensitiven Enzyme ins Erbgut der Zellen zu integrieren. (jo)

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  • Quellen
Wu, Y. I. et al.: A genetically encoded photoactivatable Rac controls the motility of living cells. In: Nature 10.1038/nature08241, 2009.

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