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TRR 166:  Hochleistungs-Lichtmikroskopie zur Aufklärung der Funktion von Membranrezeptoren – ReceptorLight

Fachliche Zuordnung Biologie
Chemie
Medizin
Physik
Förderung Förderung von 2015 bis 2020
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258780946
 
Erstellungsjahr 2021

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Gesamtheit der Lebensvorgänge in einer Zelle ist undenkbar ohne die Funktion von Membranrezeptoren. Neben der Aufrechterhaltung der Homöostase des Lebens haben Rezeptoren aber auch herausragende Bedeutung für die Pharmakologie und die kurative Medizin erlangt. Technologisch wurden im vergangenen Jahrzehnt enorme Fortschritte auf dem Gebiet der Hochleistungs-Lichtmikroskopie erzielt. Als außergewöhnlich erfolgreich für das Verständnis der Funktion von Membranrezeptoren hat sich die Kombination derartiger Techniken mit jüngsten maßgeblichen Entwicklungen von Fluoreszenzfarbstoffen und –sonden unter Verwendung geeigneter funktioneller Messstrategien erwiesen. In einer übergreifenden Strategie, die von technischer Forschung in der Mikroskopie, Biophysik, Rezeptorphysiologie und –pharmakologie bis zur medizinischen Anwendung reicht, fokussierten sich die Arbeiten im TRR 166 ReceptorLight auf die folgenden drei Hauptziele: 1) Die Lokalisation und Dynamik von Rezeptoren wurde mit der höchstmöglichen räumlichen und zeitlichen Auflösung mit allen zurzeit verfügbaren Methoden der Super-Resolution-Mikroskopie analysiert. Dabei wurden neue optische Techniken, verbesserte Datenanalysen, Fluoreszenzfarbstoffe, Sonden und optogenetische Werkzeuge entwickelt. 2) Es wurden neue Einsichten in die Funktion metabotroper und ionotroper Rezeptoren mittels hochleistungsmikroskopischer Techniken gewonnen, insbesondere über elementare Prozesse wie der Bindung von Liganden, Konformationsänderungen der Bindungsdomänen und Untereinheiten, der kooperativen Interaktion von Untereinheiten, der Konformationsänderungen gesamter Rezeptoren sowie deren Interaktion mit anderen Proteinen. 3) Es wurden Strategien der Hochleistungsmikroskopie entwickelt und angewandt, um das Verständnis der Rolle von Rezeptoren bei verschiedenen Erkrankungen besser zu verstehen. Es wird erwartet, dass diese Untersuchungen beispielhaft aufzeigen, wie hochleistungsmikroskopische Ansätze vorteilhaft für diagnostische Zwecke eingesetzt und für die Entwicklung wirksamerer und sicherer Therapien verwendet werden können. Dabei war das Arbeitsprinzip im TRR ReceptorLight immer iterativ: Neue Ergebnisse zur Lokalisation und Funktion von Rezeptoren stimulierten die Entwicklung neuer Techniken, die es uns auch in Zukunft ermöglichen die Verteilung und Funktion von Membranrezeptoren, ihre Dynamik und ihr Signaling, sowie Rezeptor-vermittelte Infektionswege von Bakterien und Viren, inklusive Coronaviren zu untersuchen und zu verstehen.

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