Praktikum am Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik

Vom 08. bis zum 19. Oktober wurde uns, Carina Geyken und Marlene Dirks, durch die Auricher Wissenschaftstage ein Praktikum am Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg, genauer gesagt im Labor von Prof. Dr. Thomas Jenuwein, ermöglicht.

Das Labor, in dem wir zwei Wochen lang mitgearbeitet haben, forscht im Bereich der Epigenetik. Epigenetik bezeichnet die Wissenschaft, die sich mit Veränderungen des Chromatins beschäftigt, einer Funktionseinheit, die aus Proteinen und der sich darum wickelnden DNA besteht. Das Besondere daran ist, dass die DNA, die als Träger sämtlicher genetischer Information bekannt ist, dadurch nicht verändert wird und jene Veränderungen am Chromatin dennoch vererbbar sein können. Außerdem spielen Umwelteinflüsse eine Rolle in der Epigenetik. Sie waren jedoch kein Thema während unseres Praktikums.

In der ersten Woche wurden wir von Dr. Nicholas Shukeir betreut und beschäftigten uns mit zwei essentiellen Methoden des Laboralltags: Immunfluoreszenz und Western Blot.

Bei einer Immunfluoreszenz werden mithilfe von fluoreszierenden Antikörpern Gene sichtbar gemacht, die dann unter einem Mikroskop untersucht werden können. Außerdem gibt die Immunfluoreszenz Auskunft über den Ort der Gene. Dieses Prinzip haben wir am Beispiel von Methyl-Markierungen an Histonen (den Proteinen, die von der DNA umwickelt werden) von verschiedenen Mauszelltypen ausprobiert.
Unter dem Mikroskop kann untersucht werden, wo sich die DNA und die H3K9me1- beziehungsweise H3K9me3-Markierungen befinden. So lässt sich feststellen, dass alle Markierungen im Zellkern auftreten.

In den letzten Tagen der ersten Woche haben wir uns dann mit der Methode des Western Blots vertraut gemacht. Western Blot bedeutet, dass verschiedene Substrate über ein Gel laufen und dann deren Proteine sichtbar und hinsichtlich ihrer Masse und Menge vergleichbar gemacht werden. Als Ausgangspunkt dienten uns die gleichen Zellkulturen wie bei der Immunfluoreszenz. Die proteinhaltigen Flüssigkeiten der verschiedenen Zellen werden in eine Gelkammer geführt, welche dann an einen Stromkreis angeschlossen wird. Die Flüssigkeiten laufen ihrem Gewicht entsprechend das Gel hinunter, wobei Markierungen entstehen, die im Anschluss auf eine papierähnliche Membran übertragen werden, welche dann, vergleichbar mit der Immunfluoreszenz, mit Antikörpern behandelt wird. Diese Membran kann dann auf eine Folie kopiert werden, um die Ergebnisse festzuhalten. Dabei gilt, je dicker die Bande ist, desto mehr Protein ist enthalten. Außerdem bedeutet die Beobachtung, Banden auf der gleichen Höhe, dass sich das gleiche Protein im Ausgangstoff befindet.

Um Proteine zu reinigen, müssen natürlich erst Proteine entstehen. Dazu haben wir E. coli Bakterien genutzt, in die wir IPTG hinzugefügt haben, welches dafür sorgt, dass unser „Zielprotein“ von den Bakterien synthetisiert wird. In mehreren Schritten werden aus den Bakterienzellen die Proteine gefiltert. Es entstehen mehrere Lösungen mit unterschiedlichen Proteinkonzentrationen. Diese Lösungen werden dann auf ein Gel geladen, wodurch die Proteinkonzentration geschätzt werden kann. Die Lösung mit der höchsten Konzentration wird dann weiterverwendet. Anschließend werden die Proteine erneut auf ein Gel geladen. Zusätzlich wird ein „Vergleichsprotein“ auf das Gel geladen, mit dessen Hilfe sich dann einschätzen lässt, wie groß die Konzentrationen sind. Als letztes wird die sogenannte EMSA durchgeführt, die die mögliche Bindung von unseren Proteinen an doppelsträngige DNA, doppelsträngige RNA und/oder DNA:RNA-Hybride nachweisen kann. Für die EMSA sind besondere Gele notwendig, die wir am Vortag selbst hergestellt haben.

Carina Geyken beim Gießen der EMSA-Gele.
Marlene Dirks beim Laden der EMSA-Gele.

Am Wochenende haben wir unsere freie Zeit genutzt, indem wir uns Fahrräder ausgeliehen haben und damit nach Frankreich gefahren sind. Dort haben wir die Stadt Neuf-Brisach besichtigt, die sich durch ihre beeindruckende Festungsanlage auszeichnet. Am Sonntag machten wir uns dann auf den Weg zu einer weiteren, eher lokalen Sehenswürdigkeit, der Zähringer Burgruine, deren Turm eine grandiose Aussicht über Freiburg bietet. Unter der Woche haben wir gelegentlich die Altstadt Freiburg besucht und Bereiche des nahegelegenen Waldes erkundet.

 Marlene Dirks und Carina Geyken vor dem Haupteingang des Instituts.
Unser Arbeitsplatz, auch Bay genannt.

Text und Fotos: Carina Geyken und Marlene Dirks

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