Fluoreszenzbildgebungsspektroskopie-Mikroskop

• Fachliche Zuordnung: Pflanzenwissenschaften
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553896058

Die konfokale Laserscanning-Mikroskopie (CLSM) wird in der molekularen Zellbiologie eingesetzt, um fluoreszenzmarkierte Proteine in lebenden Zellen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu identifizieren und lokalisieren. Jedoch ist ein tieferes Verständnis des dynamischen Proteinverhaltens, molekularer Interaktionen und präziser zellulärer Lokalisierung erforderlich. Daher sind fortgeschrittene Techniken wie die Fluoreszenzlebensdauermikroskopie (FLIM), Fluoreszenzanisotropie (FA) Detektion und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie (FCS) notwendig, um die CLSM-Fähigkeiten zu erweitern, indem zeitaufgelöste Einzel-Photonen-sensitive Detektoren eingesetzt werden. FLIM misst die Zeit, die ein Fluorophor im angeregten Zustand verbleibt, bevor es in den Grundzustand zurückkehrt und erfasst präzise Protein-Protein-Interaktionen (PPI) in vivo durch die Messung des Förster-Resonanzenergietransfers (FRET). Dies ermöglicht Messungen von Proteinkomplexen in vivo, was für das Verständnis komplexer und dynamischer zellulärer Prozesse auf molekularer Ebene unerlässlich ist. Die gleichzeitige Erfassung von FA ergänzt FLIM, da sie Informationen über die Orientierung und Rotationsmobilität von Proteinen mit einzigartiger Genauigkeit und Präzision liefert, was für die Untersuchung von PPIs und dem Verhalten von Komplexen in vivo über die Zeit und auf innere oder äußere Reize (z. B. Wärme oder chemische Belastungen) hin, essenziell ist. Mittels FCS kann man die Anzahl und Mobilität einzelner Moleküle im Beobachtungsvolumen erfassen und so weitere, hochwertige quantitative Daten erzeugen. Pulsed Interleaved Excitation (PIE) verbessert das FIS-M-Setup, indem es präzise und simultane Mehrfarben-FLIM-, FA- und FCS-Messungen ermöglicht. Ein zusätzlicher Flächendetektor ermöglicht eine 2-fach verbesserte Auflösung und FCS-Messungen bei höheren Konzentrationen. Die Integration von FLIM, FA und FCS im angeforderten FIS-M erlaubt Untersuchungen des dynamischen molekularen Verhaltens zur Funktion von Proteinkomplexen in vivo. Dies ist unverzichtbar, um komplexe biologische Fragen zu adressieren und unser Verständnis fundamentaler zellulärer Prozesse voranzutreiben. Diese einzigartige FIS-M-Konfiguration ermöglicht es, in vivo zu messen, wie Proteine miteinander und mit anderen Zellkomponenten interagieren, wie diese Interaktionen reguliert werden und wie sie zur zellulären Funktion und Dysfunktion beitragen, mit höchster räumlicher und zeitlicher Auflösung. Das beantragte FIS-M würde Forschern der Goethe-Universität Zugang zu modernsten Bildgebungstechniken bieten, die bisher nicht verfügbar waren. Dieses fortgeschrittene Mikroskopie-Setup würde es ihnen ermöglichen, die molekulare Dynamik in lebenden Zellen mit beispielloser Detailgenauigkeit zu erkunden. Dies würde Forschungsgruppen und aktuelle und zukünftigen Forschungsverbünde unterstützen, und eine äußerst wertvolle Ressource für die gesamte wissenschaftliche Gemeinschaft an der Goethe-Universität darstellen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Fluoreszenzbildgebungsspektroskopie-Mikroskop
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Goethe-Universität Frankfurt am Main
• Leiterin: Professorin Dr. Yvonne Stahl