Forschende der Dimova-Gruppe haben es geschafft, mithilfe unterschiedlicher Lichtfarben spezifische Zellenprozesse auszulösen. Hierfür nutzten sie die Eigenschaft photoschaltbarer Lipide, um zelluläre Prozesse zu beeinflussen. Die meisten Zellbestandteile sind von einer Schutzmembran aus Fetten umgeben, mit Ausnahme der biomolekularen Kondensate. Sie sind dafür verantwortlich, dass die Zelle in Stresssituationen schnell reagieren kann. In der letzten Forschung untersuchten Rumiana Dimova und ihr Team am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung den Prozess der Endozytose und nutzte die vorhandenen Fette, um die Wechselwirkungen zwischen Kondensaten und Membranen zu untersuchen.
Jede Lichtfarbe verursacht eine andere Zellreaktion
Im Labor entwarfen die Forschenden einfache Versionen von Zellen, sogenannte Riesenvesikel, um zelluläre Prozesse zu untersuchen und zu simulieren. Mithilfe der photoschaltbaren Lipide zeigte sich das Verhalten der Membranen in unterschiedlichen Licht-Szenarien. „Wenn wir eine Membran mit ultraviolettem Licht bestrahlen, wächst sie und ‚verschluckt' die Kondensate“, erklärt Agustín Mangiarotti. „Und wir können den Prozess auch umkehren, indem wir auf blaues Licht umschalten“, ergänzt Mina Aleksanyan. „Dann schrumpft die Membran und stößt das Kondensat aus.“ Ein Video, aufgenommen mit einem Fluoreszenzmikroskop, zeigt diese Prozesse deutlich.
Die Ergebnisse bieten ein großes Potenzial für die nicht-invasive Behandlung bzw. Steuerung der Zelldynamik mittels Licht. Die Riesenvesikel können synthetisch im Labor hergestellt werden, um verschiedene Dynamiken zu untersuchen, ohne auf Kulturzellen lebender Organismen zurückgreifen zu müssen. Zudem sind Riesenvesikel biomimetisch: sie bestehen aus im Menschen vorkommenden Molekülen wie Fetten und Proteinen. Als winzige Kapseln können sie Medikamente transportieren und schließlich organisch mit Zellen verschmelzen – bei entsprechender Auslösung durch das entsprechende Licht.
Quelle: idw
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