Glühwürmchen-Leuchten entlarvt Pestizide
Luciferin-Synthese und Organophosphat-Nachweis durch lumineszierende enzymatische Kaskade
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Versprühen von Pestiziden: Glühwürmchen-Leuchten identifiziert Toxizität (Foto: pixabay.com/maxmann) |
Rayong (pte021/15.03.2022/12:30)
Eine den Glühwürmchen abgeschaute Leuchtreaktion könnte Kontaminationen mit Organophosphat-Pestiziden nachweisen. Laut Forschern des Vidyasirimedhi Institute of Science and Technology http://vistec.ac.th ist diese Lösung hochempfindlich, aber einfach und kostengünstig. Herzstück der auch für den Feldeinsatz geeigneten Technik sei eine neue enzymatische Synthesemethode für Analoga des Glühwürmchen-Leuchtstoffs Luciferin.
Toxische Organophosphat-Pestizide
Die breite Verwendung toxischer Organophosphat-Pestizide (OPs) ist ein ernstes globales Umwelt- und Gesundheitsproblem: Zum einen aufgrund akuter, oft tödlicher Vergiftungsfälle in der Landwirtschaft, insbesondere in Entwicklungsländern. Zum anderen aufgrund giftiger Pestizid-Rückstände, die sich für lange Zeit in Nahrungsketten und in Frischwasserreservoirs anreichern und Krebs, Alzheimer und Diabetes auslösen können. In der EU und den USA sind OPs daher strikt reguliert.
Der neue Test weist OPs ohne Probenvorbereitung direkt in Lebensmitteln und biologischen Proben spezifisch und extrem sensitiv nach, heißt es. Ausgangspunkt war eine neue enzymatische Kaskaden-Reaktion zur Herstellung von Luciferin-Analoga aus phenolischen Verbindungen - die sogenannte HELP-Reaktion. Luciferin ist das Substrat des Enzyms Luciferase und bringt Glühwürmchen zum Leuchten.
Biolumineszenz einfach und wirksam
Durch Luciferase katalysierte Biolumineszenz ist eine wichtige Methode der biochemischen Forschung und Analytik von Giftstoffen. Mit HELP lassen sich Luciferin-Analoga wesentlich einfacher als bisher, ohne spezielle Expertise und ohne toxische Chemikalien, herstellen. Luciferin-Analoga erzeugen ein Leuchten in anderen Wellenlängen und ermöglichen eine parallele Detektion verschiedener Zielmoleküle.
Dem Team hat zwei bisher unbekannte Luciferin-Analoga hergestellt. Eines erzeugt helleres, langwelligeres Licht als das Original, das Zellen und Gewebe effizienter durchdringt. Das erleichtert die Echtzeit-Bildgebung und hilft, Tierversuche zu reduzieren. Anhand der Wellenlänge lassen sich die verschiedenen OPs unterscheiden. Das Team konnte so fünf besonders toxische OPs, wie Parathion (E605), in Billionstel (ppt)-Konzentrationen ohne Probenvorbereitung direkt in Urin, Blutserum und Früchten nachweisen.
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