idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nachrichten, Termine, Experten

Grafik: idw-Logo
Science Video Project
idw-Abo

idw-News App:

AppStore

Google Play Store



Instance:
Share on: 
02/26/2021 12:39

Wie Photoblueing die Mikroskopie stört

Robert Emmerich Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Julius-Maximilians-Universität Würzburg

    Bei der hochauflösenden Fluoreszenz-Mikroskopie kann ein unerwünschter Effekt auftreten, das Photoblueing. Wie man ihn verhindern oder für die Forschung nutzbar machen kann, zeigt eine neue Publikation in „Nature Methods“.

    Neueste Entwicklungen der Fluoreszenzmikroskopie erlauben es, einzelne Moleküle in Zellen oder Molekülkomplexen mit einer räumlichen Auflösung von bis zu 20 Nanometer abzubilden. Dabei tritt aber unter Umständen ein Effekt auf, der die Ergebnisse verfälscht: Das verwendete Laserlicht kann in der Probe sehr reaktive Sauerstoffmoleküle entstehen lassen. Diese können dann die eingesetzten Fluoreszenz-Farbstoffe so stark beschädigen, dass sie nicht mehr fluoreszieren. Unter Mikroskopie-Fachleuten ist dieser Effekt unter dem Namen Photobleaching bekannt.

    Verschiedene Fluoreszenz-Farbstoffe können durch Photobleaching aber auch so umgewandelt werden, dass sie Licht von kürzerer Wellenlänge absorbieren. „Ein zuvor rot fluoreszierender Farbstoff leuchtet dann grün. Seine Fluoreszenz wurde auf der Wellenlängenskala zum blauen Bereich hin verschoben. Daher heißt dieser Effekt Photoblueing“, erklärt Professor Markus Sauer, Experte für superauflösende Mikroskopie vom Biozentrum der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU).

    Erste exakte Beschreibung des Photoblueing

    Sauers Team präsentiert nun im Journal Nature Methods erstmals den exakten molekularen Mechanismus des Photoblueing für Cyaninfarbstoffe wie Cy5. An der Publikation beteiligt ist auch Dr. Martin Schnermann vom Center for Cancer Research in Frederick (USA).

    „Weil wir den Mechanismus so exakt verstanden haben, gelang es uns, das Photoblueing durch einfache Zusätze wie Vitamin C zu verhindern oder es durch die Zugabe einer Art Katalysator zu erhöhen“, sagt Markus Sauer.

    Das Photoblueing zu unterbinden, kann durchaus wichtig sein. Der Effekt kann zwar nur wenige Prozent des eingesetzten Farbstoffs betreffen, trotzdem aber zu Fehlern oder Fehlinterpretationen der Mikroskopie führen, zum Beispiel bei Energietransferexperimenten (FRET). Das liegt daran, dass die umgewandelten Farbstoffe ebenso hochempfindlich detektiert werden wie die Ausgangsprodukte.

    Einfache Puffer verhindern das Photoblueing

    „Unsere Ergebnisse zeigen, welche Farbstoffe davon betroffen sind und wie man das Photoblueing durch einfache Pufferzusätze verhindern kann“, fasst Sauer die Inhalte des Nature-Methods-Papers zusammen. „Sie zeigen aber ebenso, wie man das Photoblueing eventuell vorteilhaft für die Fluoreszenzbildgebung und für die Verfolgung von einzelnen, gezielt umgewandelten Farbstoffmolekülen einsetzen kann.“

    Genau das will Sauers Team als nächstes angehen: Das Photoblueing soll unter anderem für die gezielte Verfolgung einzelner bakterieller und viraler Partikel bei Infektionsprozessen weiterentwickelt werden. Die hier beschriebenen Arbeiten wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG gefördert.


    Contact for scientific information:

    Prof. Dr. Markus Sauer, Lehrstuhl für Biotechnologie und Biophysik, Universität Würzburg, T +49 931 31-88687, m.sauer@uni-wuerzburg.de


    Original publication:

    Photoblueing of organic dyes can cause artifacts in super-resolution microscopy. Dominic A. Helmerich, Gerti Beliu, Siddharth S. Matikonda, Martin J. Schnermann, Markus Sauer. Nature Methods, 25. Februar 2021, https://doi.org/10.1038/s41592-021-01061-2


    Images

    Drei Farbstoffe, die für die Fluoreszenz-Mikroskopie verwendet werden. Der Carborhodaminfarbstoff (r.) zeigt ein effizienteres Photoblueing als die beiden Cyaninfarbstoffe.
    Drei Farbstoffe, die für die Fluoreszenz-Mikroskopie verwendet werden. Der Carborhodaminfarbstoff (r ...
    Team Markus Sauer
    Universität Würzburg


    Criteria of this press release:
    Journalists, Scientists and scholars, Students
    Biology, Medicine, Physics / astronomy
    transregional, national
    Research results, Scientific Publications
    German


     

    Drei Farbstoffe, die für die Fluoreszenz-Mikroskopie verwendet werden. Der Carborhodaminfarbstoff (r.) zeigt ein effizienteres Photoblueing als die beiden Cyaninfarbstoffe.


    For download

    x

    Help

    Search / advanced search of the idw archives
    Combination of search terms

    You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.

    Brackets

    You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).

    Phrases

    Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.

    Selection criteria

    You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).

    If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).