In-situ-Konstruktion: Neuer Farbstoff reduziert Hintergrundrauschen

Schluss mit Hintergrundrauschen: Durch die In-situ-Konstruktion von fluoreszierenden Farbstoffen können Zielmoleküle spezifisch markiert werden. Die Methode birgt großes Potenzial für die Mikroskopie.

Ein Forschungsteam der Universität Göttingen hat eine neue Methode entwickelt, um Biomoleküle für die Mikroskopie anzufärben. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen wird der fluoreszierende Farbstoff der Probe dabei nicht als fertiges Produkt hinzugefügt. Stattdessen leuchtet er erst auf, während er an das angepeilte Molekül bindet.

Das löst ein Problem: Vorgefertigte Farbstoffe verbleiben in der Probe, auch wenn sie nicht an das Zielmolekül gebunden sind. So entsteht Hintergrundrauschen, das die Bildgebung unter Umständen erheblich beeinflussen kann. Das neue Verfahren wurde in der Fachzeitschrift “Angewandte Chemie International Edition” vorgestellt.

Fluoreszenz nur nach erfolgreicher Bindung an Zielstruktur

Die neue Methode nutzt Imidazopyridinium-Farbstoffe, die erst durch die In-situ-Markierung primärer Amine mittels Pyridin-, Chinolin- und Isochinolinaldehyden entstehen. Die Anregung dieser Farbstoffe erfolgt mit Licht im Bereich des nahen Ultraviolett (UV) bis Violett. Emittiert wird Licht im orangefarbenen Bereich des elektromagnetischen Spektrums, mit Stokes-Verschiebungen von bis zu 12.170 cm⁻¹.

Die Forschenden konnten zeigen, dass die Methode bei einer Vielzahl von biomolekularen Bausteinen und Strukturen funktioniert, darunter Zucker, Lipide, Aminosäuren und Proteine „Unsere Arbeit verfolgt einen praktischen Ansatz: Statt einen vorgefertigten Fluorophor anzubringen, bauen wir die fluoreszierende Markierung direkt dort auf, wo sie benötigt wird. Für mich macht das die Chemie sowohl schön als auch nützlich“, kommentiert Erstautor Dongchen Du. Gleichzeitig erfolgt die chemische Veränderung unter milden Bedingungen. Das ist für empfindliche Biomoleküle von Bedeutung.

Darüber hinaus demonstrierte sein Team gemeinsam mit Forschenden der Universitätsmedizin Göttingen das Potenzial für die Mikroskopie, indem sie zelluläre Strukturen sichtbar machten. „Die Lumineszenz der Farbstoffe lässt sich außerdem chemisch abwandeln“, ergänzt Prof. Nadja A. Simeth-Crespi von der Universität Göttingen. „Das kann dazu beitragen, das System für zukünftige Verfahren der Bildgebung maßzuschneidern.“