Einzelmolekülspektrometer mit multi-Parameter Fluoreszenz-Detektion

• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438301734

Die AG Ebbinghaus untersucht Proteinfaltung in Zellen und wie sich diese mit Lokalisation und Alterung verändert. Weiterhin werden pathogene Prozesse betrachtet bei denen Proteine aggregieren und zelluläre Toxizität auslösen. Hierzu werden neuartige Methoden entwickelt und angewandt mit denen kinetische und thermodynamische Eigenschaften von biomolekularen Prozessen direkt in vivo gemessen werden können. Das beantragte Gerät erlaubt es Proteinfaltung auf der Nanosekunden- bis hin zur Millisekunden-Zeitskala in vitro, in zell-ähnlichen Umgebungen, und in der Zelle direkt zu Messen. Des Weiteren kann dabei die Stabilitätskurve eines Proteins in der Zelle gemessen werden. Dies erlaubt es, verschiedene physikalisch-chemische Faktoren (z.B. Crowding, Confinement, Solvatation) sowie biologische Faktoren (z.B. Chaperone, Zellstress) bei der Modulierung der Stabilität von Proteinen zu identifizieren. Dies beinhaltet beispielweise mechanistische Informationen die aus den entropischen und enthalpischen Beiträgen zur freien Standardreaktionsenthalpie erhalten werden. Derartige Informationen können derzeit mittels keiner anderen Technik erhalten werden und sind essentiell für derzeitige und zukünftige Forschungsprojekte. Das beantragte Gerät besteht aus einem Einzelmolekülspektrometer mit multi-Parameter Fluoreszenz-Detektion (e.g. FCS, FCCS, FLCS, nsFCS, smFRET, Anisotropie, FLIM) und schneller Infrarot basierter Temperaturkontrolle. Hierbei werden verschiedenartige Laser für gepulste alternierende Anregung sowie Detektoren für verschiedene Fluorophore in unterschiedlichen Polarisationen benötigt. Die AG Walla wird diese Konfiguration für die Entwicklung neuartiger Multikorrelationsmethoden zur Untersuchung der Assemblierung von Proteinkomplexen mit multiplen Komponenten nutzen. Für Langzeitstudien und Experimente in verschiedenen Temperaturbereichen wird zusätzlich ein Inkubationssystem benötigt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Einzelmolekülspektrometer mit multi-Parameter Fluoreszenz-Detektion
• Gerätegruppe: 1850 Spektralfluorometer, Lumineszenz-Spektrometer (außer Filterfluorometer
• Antragstellende Institution: Technische Universität Braunschweig
• Leiter: Professor Dr. Simon Ebbinghaus, bis 7/2023; Professor Dr. Peter Jomo Walla, seit 8/2023