Neue RNA-Aptamer-Farbstoffsysteme für MINFLUX, hochauflösende sowie Einzelmolekül-Bildgebung

• Antragsteller: Professor Dr. Andres Jäschke
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 339113386

Die Visualisierung fluoreszierender RNA wird seit langem durch Einschränkungen in Bezug auf Empfindlichkeit und Auflösung behindert, was wiederum unsere Fähigkeit einschränkt, die RNA-Dynamik in lebenden Zellen zu untersuchen. Angesichts der zentralen Rolle der RNA in der Zellbiologie ist es unerlässlich, präzise und empfindliche Sonden und Techniken für die Echtzeit-RNA-Bildgebung in vivo zu entwickeln. Unsere Forschungsgruppe hat bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung von RNA-Imaging-Technologien gemacht, insbesondere mit der Einführung der ersten fluoreszierenden Light-up-Aptamere (FLAPs), die Superresolution-Imaging durch Techniken wie SMLM und STED ermöglichen. Der Bereich der superauflösenden Mikroskopie hat ein rapides Wachstum erlebt, das durch Innovationen wie die MINFLUX-Technik und bemerkenswerte Verbesserungen der PAINT-Methoden vorangetrieben wurde. Aufbauend auf unseren bisherigen Errungenschaften verfolgt unser Forschungsprojekt fünf Hauptziele: i) Entwicklung von FLAP-Farbstoffsystemen, die die Grenzen der biologischen RNA-Bildgebung erweitern, um eine Auflösung im einstelligen Nanometerbereich zu erreichen. ii) Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten von FLAPs durch die Entwicklung superauflösungsfähiger Varianten, die auf verschiedene Spektralbereiche zugeschnitten sind, mit besonderem Schwerpunkt auf Nahinfrarot und grünen Wellenlängen. iii) Erforschung zusätzlicher physikalischer Parameter, wie z. B. der Fluoreszenz-Lebensdauer, um FLAP-basierte RNA-Imaging-Techniken weiter zu verbessern. iv) Anwendung des Spirolactonisierungskonzepts auf Aviditätssonden, um deren Leistung und Vielseitigkeit zu erhöhen. v) Erweiterung der Möglichkeiten unserer Hochleistungs-FLAPs, um die Abbildung von Proteinen sowohl in und auf Zellen als auch auf Gewebeschnitte zu ermöglichen. Diese Ziele sind ein ehrgeiziger, aber wesentlicher nächster Schritt in unseren Bestrebungen, das Feld der RNA- und Protein-Bildgebung zu revolutionieren und letztlich unser Verständnis grundlegender zellulärer Prozesse zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen