Posted in: Chemie 10. April 2008 06:00 Weiter lesen →

Hefe mit Schutzschild

Zwei Mikroskopaufnahmen zeigen eine Hefezelle samt Schale als rötliche Kugel mit gelbem Rand bzw. eine sich teilende Hefezelle als dunkle 'Hantel' vor hellem Hintergrund Empfindliches Gut hält sich länger, wenn es sorgfältig verpackt wird. Das gilt auch für Hefezellen, haben chinesische Chemiker entdeckt. Nachdem sie lebende Hefezellen mit einer mineralischen Schale umgeben hatten, gingen diese in einen Ruhezustand über und trotzten widrigen Bedingungen. Wieder aus der Schale befreit, kurbelten sie erneut ihren Stoffwechsel an, als wäre nichts gewesen.

Eine Hefezelle, die mit einem rot fluoreszierenden Vitalfarbstoff angefärbt wurde und deren Mineralschale mit Tetracyclin zum Fluoreszieren gebracht wurde. Nach dem Auflösen der Schale teilen sich solche Zellen wieder. Bilder: Wang et al./Angewandte Chemie

„Unsere Arbeit zeigt, dass die künstliche Schale großes Potenzial besitzt, was die Lagerung, den Schutz, die Verabreichung und die Modifizierung lebender Zellen betrifft“, schreiben die Forscher um Ruikang Tang von der Zhejiang University im Fachblatt „Angewandte Chemie“. Beispielsweise konnten sie Hefezellen mit Magnetfeldern greifen, wenn der Mineralmantel kleine Eisenoxid-Partikel enthielt.

Eine Reihe einzelliger Tiere und Algen bildet Schalen aus Kalk oder Kieselsäure. Dieses Prinzip auf rein chemische Weise nachzuahmen, gelingt jedoch nicht ohne weiteres. Gibt man beispielsweise Hefezellen in eine übersättigte Lösung von Calciumphosphat, scheint das ausfallende Mineral die Zellen förmlich zu meiden. Tang und Kollegen änderten dies mit einem eleganten Trick. Die Forscher hüllten Hefezellen zunächst in eine elektrisch negativ geladene Polymerschicht. Dadurch wurden die Zellen attraktiv für positiv geladene Calciumionen, die als Keime für die weitere Mineralisation fungierten.

Selbst eine 0,7 Mikrometer dicke Mineralschale schien den Hefezellen nicht zu schaden, fanden die Forscher. Vielmehr gingen die eingepackten Zellen in einen als G0 bezeichneten Zustand über, in dem sie ihren Stoffwechsel drosseln und nicht mehr wachsen. In der Folge machte es ihnen nur wenig aus, wenn sie einen Monat lang in reinem Wasser aufbewahrt wurden, während 80 Prozent der Artgenossen ohne Schale diese Bedingungen nicht überlebten. Auch gegen den Angriff der Zymolase, eines die Zellwand abbauenden Enzym-Cocktails, waren die Hefezellen nun gefeit. Und wurde die mineralische Schale schließlich mit etwas Salzsäure aufgelöst, begannen die Zellen wieder, sich zu teilen.

Forschung: Ben Wang und Ruikang Tang, Center for Biomaterials and Biopathways, Department of Chemistry, Zhejiang University, Hangzhou; und andere

Veröffentlichung Angewandte Chemie, DOI 10.1002/ange.200704718

WWW:
Department of Chemistry, Zhejiang University
Saccharomyces
Diatomeen, Radiolarien, Kalknannoplankton

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