Verkehrssicherheit in der Nanowelt - wissenschaft.de
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Verkehrssicherheit in der Nanowelt

Niederländische Forscher haben ein Verkehrsleitsystem für den Transport von einzelnen Eiweißmolekülen entwickelt. Es besteht aus winzigen Kanälen, deren Wände mit so genannten biologischen Motoren beschichtet sind. Diese Eiweiße sind auch in lebenden Zellen für den Transport von Substanzen verantwortlich. Gelangt ein größeres Eiweißmolekül in einen der Kanäle, wird es von diesem Teppich aus Motorproteinen wie auf einem Fließband befördert. Die Richtung können die Forscher mithilfe eines elektrischen Feldes steuern. Mit diesem Nano-Transportsystem ist es den Wissenschaftlern bereits gelungen, rote und grüne fadenförmige Proteine in verschiedene Behälter zu sortieren. Das System könnte in Zukunft beispielsweise bei der Produktion von Bauteilen für die Nanotechnologie oder für die Diagnose von Krankheiten eingesetzt werden.

Das Mini-Transportsystem basiert auf dem gleichen Prinzip wie der Transport von Substanzen in lebenden Zellen. Dabei wandern so genannte Kinesin-Eiweißmoleküle an langen Proteinfasern namens Mikrotubuli entlang, die sich sternförmig durch die gesamte Zelle ziehen. Für ihre künstliche Variante drehten die Forscher um Martin van den Heuvel dieses Prinzip einfach um: Sie befestigten die Kinesin-Moleküle sozusagen mit den Füßen nach oben an den Wänden ihrer Kanälchen und ließen anschließend die Mikrotubuli über diesen Kinesin-Teppich surfen. Dabei versetzt jedes Motorprotein, das mit dem fadenförmigen Eiweiß in Kontakt kommt, dem Mikrotubulus einen Tritt und befördert ihn damit ein Stückchen vorwärts.

Ein großes Problem aller bisherigen Versuche, solche Transportsysteme zu entwickeln, war die große Unfallgefahr, denn bislang gab es keine Möglichkeit, die einzelnen Mikrotubuli gezielt zu steuern und so Zusammenstöße zwischen ihnen zu vermeiden. Das ist van den Heuvel und seinen Kollegen nun jedoch gelungen: Da alle Vorgängen in flüssigkeitsgefüllten Kanälchen stattfinden, kann gezielt ein elektrisches Feld an einzelne Kanalabschnitte angelegt und so die Bewegung der Mikrotubuli beeinflusst werden. So ließen die Forscher beispielsweise an einer Y-förmigen Abzweigung alle roten Moleküle nach links und alle grünen nach rechts wandern, indem sie immer wieder die Richtung des Feldes veränderten.

Damit sei erstmals gezeigt, dass die Zusammenarbeit zwischen Mikrotubuli und Kinesin-Molekülen genutzt werden könne, um molekulare Frachten gezielt zu einer bestimmten Stelle zu transportieren, schreiben die Wissenschaftler. Eine genauere Untersuchung des Systems könnte ihrer Ansicht nach außerdem helfen, den Einfluss elektrischer Felder auf lebende Zellen und Vorgänge im Körper wie die Wundheilung, die Zellteilung und die Zellentwicklung beim Embryo besser zu verstehen.

Martin van den Heuvel ( Technische Universität Delft) et al.: Science, Bd. 312, S. 910 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
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