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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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