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2005-04-05
Leuchten entlarvt Gift:
Rasche, selektive Bestimmung von Blei Blei ist ein giftiges
Schwermetall, das sehr gef�hrlich f�r Mensch und Umwelt werden kann.
Bleivergiftungen z�hlen zu den h�ufigsten durch Umweltverschmutzung
verursachten Erkrankungen. F�r die rasche Diagnostik und
Umweltanalytik vor Ort w�re ein einfacher, handlicher, aber
zuverl�ssiger Bleinachweis eine w�nschenswerte Erg�nzung zu den
konventionellen, instrumentell eher aufw�ndigen Labormethoden.
Forscher von der University of Chicago sowie dem New Yorker
Brookhaven National Laboratory pr�sentieren nun einen ersten Ansatz
f�r einen solchen Blei-Schnelltest: Sie haben eine fluoreszierende
Sonde entwickelt, die sehr selektiv auf Blei anspricht.
Nicht alle Lebewesen reagieren negativ auf Schwermetallionen,
einige Organismen, z.B. Bakterien, haben Resistenzen entwickelt.
Unter diesen Bakterien ist Ralstonia metallidurans der einzige
bekannte Stamm, der �ber einen f�r Blei spezifischen
Resistenzmechanismus verf�gt. Diese Resistenz wird in einer
bleihaltigen Umgebung durch das "Sp�her"-Protein PbrR aktiviert, das
Blei-Ionen detektiert. PbrR dockt an einer Stelle der Bakterien-DNA
an, die die Bleiresistenz-Gene aktiviert. Gelangen Blei-Ionen in die
Zelle, binden diese an den "Sp�her", der dabei seine Form so
ver�ndert, dass er die beiden Str�nge der DNA ein wenig auseinander
zieht und damit die Gene aktiviert.
Dieses System machte sich das Forscherteam um Chuan He zu Nutze.
Sie w�hlten jedoch nicht PbrR, sondern PbrR691, ein funktionell
zuvor noch nicht charakterisiertes, eng verwandtes Protein, das sich
gentechnisch leicht in gr��eren Mengen herstellen l�sst. Wie
erhofft, erkennt auch dieser Verwandte Blei-Ionen. Nun galt es noch,
die Bakterien-DNA leicht zu ver�ndern: Innerhalb der
"Schalter"-Region ersetzten die Forscher einen Adenin-Baustein durch
ein fluoreszierendes Analogon. Fest eingebunden in die Doppelhelix
der DNA fluoresziert es im bleifreien Normalzustand nicht. Bindet
nun ein Blei-Ion an PbrR691, werden die beiden Str�nge lokal
auseinander gezogen. Dadurch ragt der fluoreszierende Baustein aus
der Doppelhelix heraus und beginnt zu leuchten. Anhand der
Fluoreszenz-Intensit�t l�sst sich die Bleikonzentration der Probe
bestimmen. Das Sondensystem reagiert etwa 1000fach empfindlicher auf
Blei als auf andere Metallionen.
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