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Projekt
200kV Kryo-Elektronenmikroskop
Fachliche Zuordnung
Grundlagen der Biologie und Medizin
Förderung
Förderung in 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570491209
Die Strukturbiologie liefert Momentaufnahmen biologischer Systeme mit atomarer Auflösung und hat beispiellose Einblicke in die Struktur, Funktion und Zusammensetzung von Proteinen – von kleinen Peptiden über Ribosomen bis hin zu ganzen Viren – ermöglicht. Das Forschungsgebiet hat unzählige Beiträge zu unserem Verständnis biologischer Prozesse und zur Entwicklung neuer Medikamente geleistet. Proteine und ihre Komplexe können diverse Naturstoffe mit außergewöhnlicher Bioaktivität hervorbringen, die häufig als Ausgangspunkt für neuartige Arzneimittel zur Behandlung menschlicher Krankheiten dienen. Die Proteinkristallographie war ein halbes Jahrhundert lang die wichtigste Technik in diesem Bereich, doch in den letzten zehn Jahren hat sich die Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) als primäre Technik für die Analyse großer und nicht kristallisierbarer biologischer Proben etabliert. Sie kann mittlerweile sogar hochdetaillierte Bilder großer, subzellulärer Komponenten in ihrer natürlichen Umgebung liefern. Unsere Arbeit wird Kryo-EM in zwei Hauptbereichen einsetzen: 1. Für ein verbessertes Verständnis von Enzymkomplexen und großen, multidomänen Enzymen, die an der Naturstoffbiosynthese beteiligt sind: Der Schwerpunkt liegt dabei auf ribosomalen Naturstoffen, Polyketiden und der nicht-ribosomalen Naturstoffbiosynthese. Hauptantriebskraft dieser Arbeit ist unser Wunsch, die Enzymkatalyse zu verstehen, um die Systeme für biotechnologische Anwendungen zugänglich zu machen. 2. Die Analyse der Wechselwirkungen bioaktiver Verbindungen mit ihren biologischen Zielmolekülen, insbesondere Naturstoffe und deren Derivate: Naturstoffe besitzen eine hohe Bioaktivität, müssen aber häufig modifiziert werden, um sie für die beabsichtigte Anwendung nutzbar zu machen. Strukturelle Informationen darüber, wie diese Moleküle ihre biologischen Wirkungen entfalten, ermöglichen es uns, diese Arbeit rational und effizient mit verschiedenen Kooperationspartnern durchzuführen. Mit Hilfe der Kryo-Elektronentomographie können wir diese Wechselwirkungen im zellulären Kontext untersuchen und neue Forschungsgebiete erschließen, die sich zunächst auf die Interaktion von Zellen untereinander oder mit anderen, synthetischen Oberflächen konzentrieren, um beispielsweise neue Materialien für Transplantationen zu entwickeln. Aufgrund der Art unserer Proben und unserer Forschungsgebiete benötigen wir ein Kryo-EM mit Energiefilter und Tomographie-Funktionen. Die Kryo-EM stellt für uns und unsere Kooperationspartner in Deutschland und international eine Schlüsseltechnologie dar.
DFG-Verfahren
Forschungsgroßgeräte
Großgeräte
200kV Kryoelektronenmikroskop
Gerätegruppe
5100 Elektronenmikroskope (Transmission)
Antragstellende Institution
Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
