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News: Rot und grün

Eine unfreiwillige Nacht im Freien auf dem Labortisch und ein damit verbundenes Sonnenbad am Morgen sorgte bei einem neu entdeckten grün fluoreszierenden Protein für einen anhaltenden Wechsel der Gesichtsfarbe: Puterrot strahlte es den eintreffenden Forschern entgegen. Und nichts konnte es davon wieder abbringen.
Grün ist die Farbe der Hoffnung – auch für Molekularbiologen. Denn in zahlreichen Experimenten verwenden sie grün fluoreszierende Proteine, um den Erfolg ihrer Arbeit zu kontrollieren: Sie schleusen die dafür codierende Sequenz zusammen mit den gewünschten Genen und ihren Regulatoren in die veränderten Zellen ein. Landet der Erbgutschnipsel an der vorgesehenen Stelle und wird abgelesen, stellt die Zelle auch das fluoreszierende Protein her. Gibt die Zelle dann nach einer Bestrahlung grünes Licht, können die Forscher aufatmen: Ihr Eingriff ins Erbgut hat geklappt.

Der sicherlich bekannteste Lieferant für grün fluoreszierende Proteine ist die Qualle Aequorea victoria, deren GFP sogar den ersten genetisch veränderten Primaten namens Andi zum Leuchten bringen sollte – was allerdings misslang. Daneben konnten Forscher aus zahlreichen Korallen entsprechende Proteine isolieren, und auch das Farbspektrum ist etwas breiter geworden: Einige Vertreter leuchten rot.

Rot erwartete auch die Wissenschaftler um Atsushi Miyawaki vom Brain Science Institute in in Hirosawa, als sie eines Morgens in ihr Labor zurückkehrten. Die Tage vorher hatten sie im Erbmaterial der Steinkoralle Trachyphyllia geoffrey die Information für ein grün fluoreszierendes Protein aufgespürt, sie vervielfältigt und schließlich das Molekül auch hergestellt. Die ersten spektrometrischen Untersuchungen zeigten: Nach Anregung mit blauem Licht leuchteten die Proben in sattem Grün.

Nun aber hatte ein Proberöhrchen die Nacht auf dem Labortisch und nicht im schützenden Karton verbracht – und erstrahlte zur Überraschung der Forscher morgens in leuchtendem Rot. Um ganz sicher zu sein, dass das frühe Sonnenbad den Wechsel ausgelöst hatte, hielten die Forscher sofort eine weitere Probe unter die UV-Lampe. Die Reaktion kam prompt: Nur wenige Minuten später war die Farbe von grün in rot umgeschlagen. Und weder eine Nacht in der Dunkelkammer noch eine Bestrahlung mit langwelligerem Licht konnte den Farbwechsel rückgängig machen.

Diese Stabilität könnte ganz neue Einblicke in der Zellforschung ermöglichen. So gelang es dem Team um Miyawaki, Nervenzellen mit dem Protein auszustatten und dann gezielt in einzelnen Vertretern von grün auf rot zu schalten. Da das Protein sich offenbar nahezu ungehemmt in der Zelle ausbreitet, leuchtete es innerhalb weniger Minuten auch die Fortsätze aus, die sonst meist im Gewirr verborgen bleiben. Vorteilhaft ist auch, dass kurze Lichtpulse bereits ausreichen, um den Farbumschlag auszulösen. Bei anderen Methoden, die auf einem Wiedereinfärben nach vorhergehendem Bleichen beruhen, dauert die Bestrahlung sehr viel länger, und die Lichtsignale sind oft schwach.

Der nachhaltige Farbwechsel sorgte im übrigen nicht nur für eine intensive Untersuchung des Proteins, er verhalf ihm auch zu einem richtigen Namen: Aus Probe Nummer 9 wurde Kaede. So heißen auf japanisch die Blätter des Ahorns, die im Herbst für ähnlich prachtvolle Farbspiele sorgen und die bekanntermaßen ebenfalls nicht umkehrbar sind.

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