(5. April 2012) Biochemiker der Universität Frankfurt haben einen photoaktivierbaren Tag entwickelt, mit dem mit Hilfe eines Konfokalen Laserrastermikroskops (CLSM) Muster von nur wenigen Mikrometern Größe gezeichnet werden können (Angew Chem Int Ed Engl, 8. März 2012 online vorab veröffentlicht). Dabei hat sich die Arbeitsgruppe um Robert Tampé und Alexander Heckel, Zelluläre Biochemie am Biozentrum der Uni Frankfurt, die Interaktion zwischen dem Pseudotripeptid Glutathion (GSH) und der Gluthation S-Transferase (GST) zunutze gemacht.
(Bei einem Pseudotripeptid ist die Amidbindung zwischen Glutaminsäure und Cystein über die γ-Carboxylgruppe der Glutaminsäure ausgebildet und nicht über die α-Carboxylgruppe wie bei einer echten Peptidbindung.)
Die Interaktion zwischen GSH und GST setzt man generell ein, um Proteine zu immobilisieren oder aufzureinigen. GSH besitzt eine nukleophile Thiolgruppe, die verschiedene Xenobiotika und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) kovalent binden kann. Als Antioxidans und Radikalfänger ist GSH ubiquitär und in hoher Konzentration vorhanden. Volker Gatterdam, Doktorand bei Tampé, hat eine Methode entwickelt, in der die GSH-GST-Bindung mit Hilfe von Licht gesteuert wird. Das GSH hat er dabei mit einer sogenannten "Schutzgruppe", dem Nitrophenylpropyl (NPP), modifiziert. NPP hängt sich an Aminogruppen in der GST-Bindungsstelle und stört so die Interaktion mit GST – GSH wird vor der Bindung "geschützt". Bestrahlung mit einem Laser (366 nm) spaltet NPP wieder ab, GSH kann wieder an GST binden.
Markiert man GST zudem mit grün-fluoreszierendem Protein (GFP), so kann man mit Gatterdams neuer Methode leuchtende Muster generieren. Und das geht so: GSH-NPP wird über seine Sulfhydrylgruppe kovalent an eine 
Glasplatte gebunden. Danach inkubiert man mit GST und belichtet gleichzeitig mit dem Laser. Das gewünschte Muster – aus naheliegenden Gründen wählte Gatterdam das Goethe-Logo der Uni Frankfurt und Marylin Monroe – ist in das ROI (region of interest) Feature einprogrammiert, das den Laser steuert. An den Stellen, über die der Laser fährt, löst sich NPP vom GSH und macht Platz für GST-GFP. Ungebundenes GST-GFP wird nach der Bestrahlung abgewaschen. Die gebundenen GST-Proteine zeigen in Grün die programmierten Muster – je größer, desto feiner aufgelöst.
Diese Methode könnte nicht nur in verschiedenen Zelllinien, sondern auch in lebenden Tieren eingesetzt werden, denn da der Laser in den Wellenlängen am Rande des sichtbaren Lichts verwendet wird, kommt es nur zu geringen Zellschädigungen.
Auch einen Einsatz in der medizinischen Diagnostik hält Gatterdam für möglich. Hierbei könnte man die GST-Fusionsproteine auf dem Glasträger in kleinen Gebieten anordnen und so einen Proteinchip erstellen.
Anregungen für weitere Einsatzgebiete nimmt Volker Gatterdam freudig entgegen.
Nadine Happel
Osterkaninchen: Lara Winckler
Goethe und Mary: Volker Gatterdam