Auricher Wissenschaftstage –
Forum einer dritten Kultur
Praktikum am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin
vom 6. bis zum 19. August 2006
Von Henning Buß und
Imke Hartwigsen
Im Rahmen der Auricher Wissenschaftstage haben wir die Möglichkeit bekommen, ein Praktikum am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin im Bereich Elektronenmikroskopie zu absolvieren. Zunächst werden wir etwas genauer auf die Geschichte des Institutes eingehen, dann etwas zu unserer Abteilung und zu unseren Tätigkeiten während des Aufenthalts sagen.
Das Max-Planck-Institut in Berlin
Die „Max-Planck-Gesellschaft“ (MPG) hat die Rechtsform eines eingetragenen Vereins und finanziert sich hauptsächlich aus Mitteln des Bundes und der Länder. Gegründet wurde sie nach dem zweiten Weltkrieg aus der „Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft“ und heute sind die vielen verschiedenen Institute der Max-Planck-Gesellschaft über die ganze Bundesrepublik verteilt. Sie sind durch einen eigenen Haushalt weitgehend selbständig und somit auch selbstverantwortlich.
Das Max-Planck-Institut ist eine gemeinnützige wissenschaftliche Organisation, die hauptsächlich Grundlagenforschung betreibt. Ausgezeichnete Wissenschaftler werden als wissenschaftliche Mitglieder der MGP berufen, um unter hervorragenden Bedingungen forschen zu können („Harnack-Prinzip“).
Unsere beiden Betreuer
Wie oben schon erwähnt, waren wir im Max-Planck-Institut in der Abteilung Elektronenmikroskopie untergebracht. Unser Arbeitstag begann meistens um 9 Uhr morgens und endete ca. gegen 17 Uhr, wobei sich die genaue Länge des Tages immer danach richtete, wie lange wir für unsere jeweilige, zugeteilte Aufgabe brauchten. Betreut wurden wir hauptsächlich von Dr. Rudi Lurz, wobei sich Gerhild Lüder, die ebenfalls in dieser Abteilung beschäftigt ist, auch immer sehr sorgsam um uns gekümmert hat. Für leckere Verpflegung in den Pausen und gute Laune war so immer gesorgt.
Übernachtet haben wir im nahe gelegenen Otto-Warburg-Haus, dem Gästehaus des Institutes.
Während unserer Zeit in der Elektronenmikroskopie haben wir uns mit verschiedenen Grundlagenforschungen beschäftigt. Unser erstes Projekt war die Suche nach dem Campylobacter-Phagen RM1221 mit Hilfe des Elektronenmikroskopes.
Kurz zur Information: Phagen sind Bakterienviren, die Wirtszellen zur Vermehrung benutzen. Sie setzen sich an das Baktrerium, die Wirtszelle, und führen ihre eigene DNA oder RNA ins Zellinnere des Bakteriums ein und nutzen den Wirtsstoffwechsel zur Vermehrung ihrer selbst. Campylobacter-Phagen sind auf den Menschen übertragbar und können zu schweren Durchfallerkrankungen führen.
Die Schwierigkeit bei diesem Phagen ist jedoch, dass er sich nicht einfach auf Bakteriennährböden vermehren lässt. Ein Herr Dr. Hertwig, aus einem anderen Institut, hatte sich deshalb damit befasst diesen Phagen auf ein andere Weise zu vermehren. Unsere Aufgabe bestand nun darin die Phagen, die sich in dem Gemisch befanden, zu finden und zu zählen bzw. herauszufinden, wie viele Phagen ihre DNA/RNA an eine Bakterienzelle induktiert hatten.
Die beiden Bilder (oben) zeigen gefundene Phagen RM1221. Das linke Bild zeigt einen Phagen, der noch seine eigene DNA in seinem Kopf enthält und diese noch nicht, wie der Phagen auf der rechten Seite, in ein Bakterium eingespritzt hat. Zu erkennen ist dies an der sechseckigen Form des Kopfes und am Schwanz. Im rechten Bild ist eine dunkle Färbung in der Mitte des Phagenschwanzes zu erkennen, was darauf hinweist, dass keine DNA mehr enthalten ist.
Unser Resultat des Versuches war, dass sich die Phagen nur mäßig vermehrt haben und somit das Gewinnungsverfahren noch weiter ausgearbeitet werden muss.
Unsere zweite Aufgabe war es die Bindungstellen der RNA-Polymerase von Ecoli Bakterien an der DNA pJH131 vom Phagen der Gattung Yersinia auszumessen. Zunächst mussten wir die Bakterienplasmide, die kreisförmig sind, mit Hilfe des Restriktionsenzyms Pvu II schneiden. So erhielt man einen Anfangs- und Endpunkt, der für die Messung sehr wichtig ist. Mit Hilfe des Elektronenmikroskopes haben wir dann verschiedene Bilder von linearen DNA-Strängen aufgenommen, die eine oder mehrere Polymerasen gebunden hatten.
Außerdem haben wir noch DNA-Fragmente vermessen, die ein zweites Mal mit dem Enzym Bpi I geschnitten wurden und somit noch verkürzt waren (siehe Abb. Ergebnisse).
Henning am Messgerät
Das Bild rechts zeigt ein Beispielbild von einem linearen DNA-Strang, der eine Polymerase (schwarzer Punkt an DNA) gebunden hat (unterste DNA).
Mit Hilfe eines Vermessungsgerätes, in das die Bilder eingelegt werden, werden die einzelnen DNA-Fragmente vermessen und die Werte in einem Computer gespeichert. Dieser errechnet später die Bindungsstellen.
Die Abbildung unten zeigt die vom Computer errechneten Ergebnisse. Die Länge der Grafik zeigt die Länge des durchschnittlichen DNA-Stranges (oben einmal geschnitten, unten zweimal). Die Höhepunkt zeigen die verschiedenen Bindestellen der Polymerase an. Die untere Grafik (mit Farbe) zeigt den Aufbau des zu vermessenden DNA-Stranges.
Bedampfungsanlage
Bevor wir die ganzen Versuche jedoch durchführen konnten, mussten wir die Proben so bearbeiten, dass wir sie im Elektronenmikroskop anschauen konnten. Da dies eine der wichtigsten Aufgaben in der Elektronenmikroskopie ist, wollen wir diesen Vorgang noch kurz erläutern.
Als erstes wird auf ein Glimmerstück die Probe mit etwas Wasser und Kontrastmitteln, damit die Probe später im Elektronenmikroskop zu erkennen ist, aufgetragen. Danach wird eine Kohleschicht mit Hilfe einer Bedampfungsanlage auf das Glimmer aufgedampft. Dies dient der Befestigung der Probe.
Daraufhin werden die Glimmerstücke so zerschnitten, dass sie auf ein Grid passen. Mit Hilfe einer Pinzette wird die Kohleschicht in destilliertem Wasser von dem Glimmer gelöst.
Danach wird die Kohleschicht, die nun auf dem Wasser schwimmt, auf ein Grid übertragen. Das Grid wird später in das Mikroskop eingeführt. Nun kann man mit den Proben am Elektronenmiksokop arbeiten.
Zerschneiden des Glimmers
Übertragung der Kohleschicht
Die beiden Elektronenmikroskope, mit denen wir arbeiten durften.
Zum Abschluss lässt sich nur noch sagen, dass das Praktikum sehr interessant war. In den zwei Wochen haben viel gelernt, dazu sehr viel Spaß gehabt und wollen diese Erfahrung nicht missen. Daher bedanken wir uns in erster Linie bei Herrn Stracke und Herrn Antony, die uns dieses Stipendium erst über die Auricher Wissenschaftstage ermöglichen konnten. Und natürlich auch bei Dr. Rudi Lurz, Gerhild Lüder und allen anderen, die sehr viel Zeit und Geduld in uns investiert haben.