Integriertes Fluoreszenzmikroskop mit Einzelmolekülsensitivität

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431773745

Das beantragte Integrierte Fluoreszenzmikroskop mit Einzelmolekülsensitivität wird die Beobachtung dynamischer Konformationsumwandlungen von Makromolekülen ermöglichen, wodurch die zu Grunde liegenden molekularen Mechanismen von wichtigen biologischen Maschinen entschlüsselt werden können. Durch eine Kombination von gut etablierten Einzelmolekülfluoreszenztechnologien mit hochinnovativen Techniken zur Detektion und Manipulation von einzelnen Elektronenspins wird das Gerät auf der einen Seite zum viel genutzten Mikroskop für eine große Anzahl von Einzelmolekülexperimenten, mit denen die Funktion unterschiedlicher Proteine auf dem Gebiet der Expression und Reparatur des Genoms untersucht werden. Auf der anderen Seite bietet das Gerät eine Platform für die Entwicklung neuartiger ultrasensitiver Abbildungsmethoden auf Einzelmolekülniveau unter Verwendung der Mikrowellenmanipulation einzelner Elektronenspins. Schlüsselspezifikationen des integrierter Mikroskops sind:1). Die Fähigkeit die Einzelmolekülfluoreszenz, die von immobilisierten Komplexen oder in lebenden Zellen von an Membranen gebundenen Komplexen ausgesendet wird, zu detektieren, um diese mit der Methode des Einzelmolekülenergietransfers (engl. single-molecule Förster Resonance Energy Transfer, smFRET) und insbesondere des drei Farben smFRET unter TIRF-, HILO- oder Epi-Fluoreszenzanregung zu untersuchen.2.) Die Fähigkeit die Zeitauflösung der Fluoreszenzanregung und Detektion bis in den Bereich einzelner µs zu erhöhen, wobei ein automatisierter Wechsel von der TIRF zur konfokalen Beleuchtung und von kamerabasierter Detektion zur zeitaufgelösten Einzelphotonenmessung (TCSPC) nötig ist. Hierdurch werden auch Fluoreszenzkorrelations- (FCS) oder Fluoreszenzkreuzkorrelationsexperimente (FCCS) möglich.3.) Die Fähigkeit einzelne Elektronenspins mit Hilfe von Mikrowellenpulsen zu manipulieren um hierdurch DEER Experimente an spezifisch markieren biologischen Komplexen auf Einzelmolekülebene zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Fluoreszenzmikroskop mit Einzelmolekülsensitivität
• Gerätegruppe: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)
• Antragstellende Institution: Universität Ulm
• Leiter: Professor Dr. Jens Michaelis