Transportmoleküle biologischer Zellen können gewinnbringend in hydraulischen Netzwerken im Nanometerbereich eingesetzt werden. Einer japanischen Forschergruppe ist es gelungen, derartige Transportmoleküle entlang wohldefinierter Routen auf einer mit Motorproteinen beschichteten Glasplatte zu bewegen. Das Team berichtet darüber in dem Fachmagazin Biophysical Journal.
Grundlage des hydraulischen Transportnetzwerkes der Forscher um Taro Uyeda vom Nationalen Institut für Industrieforschung und Technologie in Japan ist die Wechselwirkung zwischen so genannten Motorproteinen und Mikrotubuli – beides integrale Bestandteile der Transportmechanismen in Zellen. Wenn diese Motorproteine auf einer Glasplatte fixiert werden, können sich die Mikrotubuli an ihnen entlang bewegen. Zur Realisierung bestimmter Transportrouten ätzten die Forscher ein aus kleinen Gräben bestehendes Netzwerk in eine mit Motorproteinen beschichtete Glasplatte. Die Mikrotubuli bewegen sich auf diese Weise nur in den Gräben an den Proteinen entlang.
Zur Bestimmung der Richtung des Transportes benutzten die Forscher einen cleveren Trick. Ihre Gräben haben die Form eines Pfeils, der in die Transportrichtung weist. Mikrotubuli, die sich entgegengesetzt der Pfeilrichtung bewegen, stauen sich an der Spitze des Pfeils und kehren so ihre Bewegungsrichtung um. Dadurch wird ein unidirektionaler Transport erreicht. Die Wissenschaftler arbeiten nun daran, die Mikrotubuli mit Frachtmolekülen zu beladen. Auf diese Weise könnten schon bald komplexe chemische Fabriken auf Chips integriert werden.
Der Transport von Molekülen in Zellen wird von Motorproteinen ausgeführt, die sich an dem aus Mikrotubuli bestehenden Zellgerüst entlang bewegen. Das Experiment der japanischen Forschergruppe hingegen läuft in umgekehrter Weise: Hier sind die Motorproteine immobilisiert, und die Mikrotubuli übernehmen den Transport.
Stefan Maier
