Wissenschaftler des INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien, Saarbrücken, Deutschland, entwickelten eine stark verbesserte Mikroskopiemethode zur Untersuchung von Proteinen im hydratisierten Zustand: Die Verwendung einer Graphen-Flüssigkeitszelle für die Transmissionselektronenmikroskopie von Proteinen führte zu einer um eine Größenordnung höheren Strahlenverträglichkeit einer Proteinprobe im Vergleich zu Proben in amorphem Eis.

Die Elektronenmikroskopie ist eine der wichtigsten Methoden zur Untersuchung der Proteinstruktur. Die Erforschung dieser Strukturen ist von entscheidender Bedeutung, um ihre Funktion zum Beispiel in der Strukturbiologie, Zellbiologie, Krebsforschung und anderen biomedizinischen Bereichen zu klären. Solche Untersuchungen führen auch zu einem besseren Verständnis der Biomineralisation.

Eine neue Möglichkeit für die Abbildung von Proteinen ist die Flüssigphasen-Elektronenmikroskopie (LPEM). Sie ist in der Lage, native (ungefärbte) Proteinstrukturen und andere Proben wie Zellen und Nanopartikeln in Flüssigkeiten abzubilden. Diese Technologie wurde in den letzten fünfzehn Jahren entwickelt. Bis vor kurzem wurde diskutiert, ob die Strahlenverträglichkeit von flüssigen Proben im Vergleich zu amorphem Eis besser oder schlechter ist. In ihrer jüngsten Veröffentlichung zeigen Sercan Keskin und Niels de Jonge vom INM-Leibniz-Institut für neue Materialien nun, dass die Strahlenverträglichkeit im Vergleich zu einer Probe im Eis um eine Größenordnung erhöht ist. Dieses Ergebnis wurde durch die Herstellung einer Mikrotubuliprobe in einer Graphen-Flüssigkeitszelle erreicht.

Normalerweise werden Proben chemisch fixiert, mit einem Metall gefärbt, um ihren Kontrast zu verbessern, anschließend getrocknet, in Plastik eingebettet, geschnitten und dann in der für die Elektronenmikroskopie erforderlichen Vakuumumgebung aufgenommen. Die Kryoelektronenmikroskopie überwindet die mit dieser Probenpräparierung verbundenen Nachteile und bietet die Möglichkeit, Proteine in einem nahezu nativen hydratisierten Zustand zu untersuchen. Dazu werden die Proben in amorphem Eis hergestellt. Eine wichtige Voraussetzung ist die hohe Empfindlichkeit der Proben gegenüber Elektronenstrahlbestrahlung. Meistens verhindert statistisches Rauschen im Bild eine hohe Auflösung. Eine Struktur kann dann jedoch ermittelt werden, wenn viele zehntausend verrauschte Bilder identischer Strukturen aufgenommen werden.


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https://www.leibniz-inm.de/pressemitteilung/untersuchung-von-proteinen-in-einer-graphen-fluessigkeitszelle-fuehrt-zu-hoeherer-strahlenvertraeglichkeit/

Quelle: INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH (12/2018)


Publikation:
Keskin, S. & de Jonge, N. Reduced radiation damage in transmission electron microscopy of proteins in graphene liquid cells. Nano Lett., early online, 2018. DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b02490 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b02490