Unser Körper besteht aus Billionen von Zellen. Jede einzelne davon bildet eine kleinste lebensfähige Einheit mit der Fähigkeit zu wachsen, sich zu vermehren und mit ihrer Umgebung zu kommunizieren. Die Oberfläche jeder Zelle ist nicht glatt und eben, sondern dicht gepackt mit Molekülen, die sich ständig schnell und scheinbar chaotisch bewegen. In Sekundenbruchteilen stoßen Moleküle zusammen, prallen aneinander ab oder bilden Gruppen, werden beschleunigt, gebremst, umgelenkt oder „eingefangen“. Darüber hinaus beeinflusst die raue, unebene und sich dynamisch verändernde Zelloberfläche die Bewegung der Moleküle. Eine zentrale Frage für unser Verständnis der Funktion von Zellen und ihrer Bestandteile ist: Wie verhält sich ein einzelnes Protein in diesem komplexen Umfeld und welchen Einfluss hat die Umgebung auf seine Funktion? Auch mit den besten derzeit verfügbaren Methoden der Mikroskopie war es bislang nicht möglich, diese Vorgänge detailliert zu beobachten.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts und Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin in Erlangen sind jetzt in der Lage, die drei-dimensionalen Wege eines einzelnen Moleküls auf einer Zelloberfläche in Echtzeit und sogar in Zeitlupe zu verfolgen. Mit der von ihnen entwickelten Technik der interferometrischen Lichtstreuung (interferometric Scattering, iSCAT) kann die Gruppe um Vahid Sandoghdar, Direktor am Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts, kleinste und schnelle Bewegungen von Molekülen auf lebenden Zellen in außerordentlich hoher Auflösung beobachten. Dies eröffnet völlig neue Einblicke in die Nanowelt des Lebens und ermöglicht es, besser zu verstehen, wie diese scheinbar chaotische Welt strukturiert ist, um Leben zu ermöglichen.

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