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31. März 2021: DNA Origami Wegweiser

Mittwoch, 31. März 2021

Forschende aus der CSSB-Abteilung von Prof. Kay Grünewald (HPI / UHH) haben in Zusammenarbeit mit Forschenden der Universität Oxford kürzlich eine Methode entwickelt, um individuelle Proteinstrukturen mit Hilfe von DNA-Origami-Nanostrukturen und Elektronen-Kryotomographie (Kryo-ET) zu lokalisieren.  Kryo-ET offenbart die nativen molekularen Interaktionen, die in überfüllten biologischen Umgebungen wie Membranen, Zellen und Viren stattfinden.  “Die verrauschte Natur der Daten macht es jedoch schwierig, kleine interessante Merkmale wie einzelne Proteine zu identifizieren” erklärt Kay Grünewald. 

In Zusammenarbeit mit der Turberfield-Gruppe am Department of Physics der Universiät Oxford - Experten für DNA-Origami - entwarfen die Forschenden eine schildförmige DNA-Nanostruktur (ähnlich eines Verkehrsschildes).  „Das ‚Schild‘ liefert ein unverwechselbares Signal, das in Kryo-ET-Daten leicht zu erkennen ist“, erklärt Lindsay Baker (Universität Oxford / HPI), „während der untere Teil des Pfostens speziell die häufig verwendeten fluoreszierenden Protein-Tags erkennt.“

„Viele wichtige biologische Interaktionen finden auf zellulären Oberflächen statt“, sagt Grünewald. „Jetzt haben wir eine zuverlässige Kryo-ET-Methode, die uns hilft, die spezifischen Proteine zu identifizieren, die diese Wechselwirkungen initiieren und antreiben; und das ohne die Notwendigkeit, ihre Struktur oder Konformation a priori zu kennen.“ 

Publikation:

Silvester E, Vollmer B, Pražák V, Vasishtan D, Machala EA, Whittle C, Black S, Bath J, Turberfield AJ, Grünewald K, Baker LA (2021). DNA origami signposts for identifying proteins on cell membranes by electron cryotomography. Cell. 2021 Feb 18;184(4):1110-1121.e16.