Neue Methode zur Messung von Protein-Interaktionen in lebenden Zellen

Wie lassen sich direkte Wechselwirkungen zweier Proteine in einer lebenden Zelle verlässlich untersuchen?

23.02.2010 - Deutschland

Wissenschaftler vom Heinrich-Pette-Institut (HPI) in Hamburg entwickelten jetzt eine Methode, die Protein-Interaktionen in lebenden Säugetierzellen schnell, quantitativ und hoch reproduzierbar erkennt. Eine Innovation, die für Biochemiker, Biologen und Mediziner, die die Funktion von zellulären, viralen oder anderen Proteinen in intakten lebenden Zellen untersuchen, höchst interessant sein dürfte. Die Forscher beschreiben ihre Methode in PloS One.

Bisher war es schwierig und äußerst zeitaufwändig Protein-Interaktionen in lebenden Zellen zu untersuchen. Dies geschieht beispielsweise mit Hilfe der etablierten FRET-Analyse (Försters Fluoreszenz-Resonanzenergietransfer-Analyse), bei der einzelne Zellen unter dem Fluoreszenz-Mikroskop ausgewertet werden. "Das ist statistisch wenig aussagekräftig und somit fehleranfällig", bringt Carina Banning vom Heinrich-Pette-Institut die bisherigen Probleme auf den Punkt. Dennoch ist diese FRET-Methode elegant, denn mit ihr kann in vitalen Zellen untersucht werden, ob zwei bestimmte Proteine miteinander in direktem Kontakt stehen. "Das ist möglich, weil beide Proteine zuvor mit bestimmten Farbstoffen markiert wurden und diese Farbstoffe Licht einer spezifischen Wellenlänge abgeben, sobald die Proteinpartner in enge räumliche Nähe zueinander kommen", erläutert Banning.

Dem Team um Michael Schindler und Carina Banning gelang es nun, die FRET-Analyse mit einer Methode zu kombinieren, die es erlaubt tausende lebender Zellen innerhalb weniger Minuten zu analysieren. "Wir verwenden dafür nicht mehr das bisher übliche Fluoreszenz-Mikroskop, sondern wir schicken die manipulierten Zellen durch ein Durchflusszytometer, ein so genanntes FACS-Gerät", erläutert Schindler, der Leiter dieser Studie. Mit dieser FACS/FRET-Methode seien erstmals verlässliche, gut reproduzierbare statistische Aussagen über die Interaktion zweier Proteine in lebenden Zellen möglich, so Schindler. Das funktioniere im Zellkern genauso wie in anderen Teilen einer Zelle, zum Beispiel an der Membran oder im Zytoplasma. Die Forscher wollen diese Methode jetzt nutzen, um neue zelluläre Proteine zu entdecken, die mit dem AIDS-Erreger HIV-1 oder anderen humanpathogenen Viren wechselwirken.

Originalveröffentlichung: Carina Banning, Jörg Votteler, Dirk Hoffmann, Herwig Koppensteiner, Martin Warmer, Rudolph Reimer, Frank Kirchhoff, Ulrich Schubert, Joachim Hauber and Michael Schindler; "A flow cytometry-based FRET assay to identify and analyse protein-protein interactions in living cells."; PLoS ONE 2010.

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