Spinquantenbasierte Lichtmikroskopie in der Chemischen Biologie

• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491319167

In diesem Projekt wenden wir SQLM in der Chemischen Biologie an, um den Bereich der molekularen Spektroskopie für die Strukturbiologie und Biophysik in die lebende Zelle hinein zu erweitern.Die etablierten Charakterisierungsmethoden für Struktur und Dynamik von Proteinen werden meist in vitro angewendet. In der Zelle beeinflussen posttranslationale Modifikationen, Crowding-Effekte, unspezifische oder spezifische Wechselwirkungen mit zellulären Komponenten und insbesondere die organellenspezifische Lokalisierung die Struktur und das Konformationsgleichgewicht von Proteinen erheblich.Nicht-invasive Methoden zur Untersuchung von Proteinstrukturen auf molekularer Ebene, insbesondere in Kombination mit einer hohen räumlichen Auflösung in der Zelle, sind unerlässlich, um eines der forderndsten und spannendsten Forschungsgebiete überhaupt zu addressieren: den komplexen physikalischen Mechanismus des Lebens.Magnetresonanzspektroskopie und optische Mikroskopie sind Schlüsseltechnologien in den Lebenswissenschaften. Während Magnetresonanzspektroskopie für die Aufklärung von Struktur, Dynamik und Funktion von Biomolekülen von entscheidender Bedeutung ist, ist die Lichtmikroskopie ein Schlüsselinstrument in der Zellbiologie, dessen Hauptvorteil darin besteht, Informationen über die Position von Makromolekülen bereitzustellen. In diesem vorgeschlagenen Projekt werden wir beide Ansätze zu SQLM kombinieren. Die gleichzeitige Beobachtung von Struktur, Dynamik, Wechselwirkungen und Lokalisierung von Proteinen in der lebenden Zelle ist unser ambitionierte Ziel.Wir wollen SQLM bei Raumtemperatur weiterentwickeln und anwenden, um die Struktur und Dynamik von Proteinen unter Bedingungen mit zunehmender Komplexität zu untersuchen. Um endogene, natürlich translatierte und verarbeitete Proteine direkt in ihren natürlichen Wirtszellen zu untersuchen, werden wir maßgeschneiderte Strategien für die Markierung in vivo entwickeln und anwenden.Unter Einbeziehung von Physikern, Chemikern und Biologen werden wir an der Universität Konstanz eine neue Core Facility SQLM einrichten, die unseren Forschungsschwerpunkt Chemische Biologie unterstützt.Wir haben sieben Projekte identifiziert, um Forschungsfragen auf den Gebieten der zellulären Proteostase sowie der molekularen Prozesse bei der zellulären Anpassung zu beantworten, z. B."Wie hängt die Faltung von intrinsisch ungeordneten Proteinen von ihrer Lokalisierung in der Zelle ab?""Wie fördern molekulare Chaperone die ordnungsgemäße Faltung anderer Proteine in vivo?""Wie führen fehlgefaltete oder beschädigte Proteine zu neurodegenerativen Erkrankungen?"

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: SQLM
• Gerätegruppe: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)
• Antragstellende Institution: Universität Konstanz
• Leiter: Professor Dr. Malte Drescher