Leuchtende Forschung
Österreichischem Team gelingt die Echtzeitmessung von Stickstoffmonoxid in Zellen.
Stickstoffmonoxid (NO) hat eine wichtige Funktion bei der Regulation des Herz-Kreislauf‑, Nerven- und Immunsystems. Unter anderem spielt es bei erektilen Dysfunktionen eine Rolle. Direkte Echtzeitmessungen seiner zellulären Konzentration waren bis jetzt aber nicht möglich.
Nun konnte erstmals die Konzentration des wichtigen Botenstoffs in menschlichen Zellen gemessen werden. Das gelang durch die Fusion zweier spezieller Proteine, die dann als Messsonde dienten. Die Entwicklung gelang einer Gruppe um Roland Malli vom Institut für Molekularbiologie und Biochemie der Medizinischen Universität Graz.
Das Team stellte ein leuchtendes Protein her, dessen Fluoreszenz sich bei Bindung von NO verändert. Dabei ist diese Änderung der Fluoreszenz von der Konzentration des NOs abhängig und erfolgt quasi in Echtzeit. Somit können intrazelluläre Messungen der NO-Dynamik vorgenommen werden. Die Messung solcher Dynamiken gelang Malli in der Folge in verschiedenen Zelltypen.
Neues Protein
Wesentlich für die Arbeit der Gruppe waren dabei Proteine, die NO mit hoher Spezifität binden. „Wir überlegten uns“, erläutert Malli, „ein solches NO-Bindungsprotein mit einem natürlich fluoreszierenden Protein zu verbinden. Quasi ein chimäres, neues Protein zu schaffen, das sowohl NO binden als auch fluoreszieren könnte.“ Die Annahme war, dass die Fluoreszenz des neuen Proteins sich dann ändern würde, wenn es NO bindet.
In der Folge konnte das Team um Malli dann sogar die NO-Konzentration in zellulären Kompartimenten, wie den Mitochondrien, messen. Zusätzlich konnten mit hoher zeitlicher Auflösung Zusammenhänge in der Aktivität der Botenstoffe NO und Kalzium zeigen. Die mit Unterstützung des FWF erfolgte Entwicklung eröffnet eine neue Ära der Messung von Stickstoffmonoxid und seiner vielfältigen physiologischen Wirkungen auf der Ebene einzelner Zellen.