Entwicklung eines neuen, experimentellen Verfahren auf Basis der hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie zur Strukturaufklärung der Kernpore

• Antragsteller: Dr. Robert Kasper
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 201610929

Biologische Systeme beruhen unter anderem auf dem komplizierten Zusammenspiel von unterschiedlichen Proteinen auf molekularer Ebene. Um die genaue Funktion von Proteinkomplexen zu verstehen, ist es von entscheidender Bedeutung diese abzubilden und deren Struktur auflösen zu können.Ziel dieses Projektes soll es sein, mithilfe eines neuen, experimentellen Ansatzes, basierend auf der hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie die Struktur von Proteinkomplexen in ihrer zellulären Umgebung abzubilden. Dafür werden einzelne Proteinuntereinheiten mit fluoreszierenden Sonden versehen. Durch das Abbilden dieser Sonden kann ihre relative Position bestimmt werden, um dann die gesamte Struktur zu rekonstruieren.Für die Weiterentwicklung der bestehenden, experimentellen Methode werde ich das Auflösungs-vermögen der STORM-Technik (stochastic optical reconstruction microscopy) weiter erhöhen, um zu einer Auflösung im Bereich einzelner Moleküle zu gelangen. Diese Verbesserung wird durch die mechanische Stabilisierung des Mikroskops, die Optimierung der photophysikalischen Eigenschaften der Fluoreszenzsonden und dem Einsatz kleinerer Sonden ermöglicht. Anhand des biologischen Systems der Kernpore in Hefezellen werde ich die Durchführbarkeit der Methode zeigen. Für dieses Projekt werde ich mich auf eine Untereinheit, den Nup84-Komplex, konzentrieren. Mithilfe der oben genannten Verbesserungen wird es mir möglich sein, den genauen Beitrag dieses Komplexes für die Struktur der Kernpore zu bestimmen.Diese neue Methode wird nicht auf das biologische System der Kernpore beschränkt bleiben, vielmehr erwarte ich eine breite Anwendung für die Strukturbiologie als Ergänzung zu bereits existierenden Methoden. Der große Vorteil der Methode liegt darin, dass Aufnahmen in zellulärer Umgebung möglich werden. Im weiteren Verlauf des Projekts wird die Kombination der Messergebnisse mit computerbasierten Darstellungsmethoden zum tieferen Verständnis makromolekularer Komplexe beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Bo Huang, Ph.D.