Observation of single transport events through single pore complexes of the nuclear envelope by means of near-field optical microscopy

• Applicant: Privatdozent Dr. Andreas Naber
• Subject Area: Biophysics
• Term: from 2003 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5391801

Die nukleären Porenkomplexe (NPCs) sind supramolekulare Einheiten, die in die Doppelmembran der Kernhülle einer eukaryontischen Zelle eingebettet sind. Sie sind die Hauptpforte für den Transport von Ionen, kleinen Molekülen, Proteinen, RNAs und Ribonukleoproteinpartikeln in und aus dem Zellkern. Ziel dieses Projektes ist es, zu der Aufklärung der Struktur und den Transportmechanismen des NPC mittels direkter Beobachtung einzelner Transportereignisse durch einzelne NPCs beizutragen. Die hohe laterale und axiale optische Auflösung eines optischen Rasternahfeldmikroskops (SNOM) ermöglicht einen detaillierten Einblick in die Transportdynamik eines NPC, der mit anderen mikroskopischen Methoden z.Z. kaum erreichbar ist. Für zeitaufgelöste Messungen einzelner Transportereignisse soll die 30-100 nm große Lichtquelle eines SNOM im Abstand weniger Nanometer über einen einzelnen NPC in einer freistehenden Kernhülle positioniert werden. Einzelne Moleküle, die mit einer fluoreszierenden Sonde markiert wurden, leuchten auf sobald sie den beleuchteten zentralen Transportkanal durchqueren. Die hohe zeitliche Auflösung in Verbindung mit der ultra-hohen optischen Auflösung in Richtung des Transportkanals ist ideal geeignet für die Bestimmung der Dynamik eines Transportprozesses, wie etwa positioneller Schritte während der Translokation. Die axiale Auflösung soll es auch erlauben, die Mobilität einzelner fluoreszenzmarkierter Proteine des Kernporenkomplexes innerhalb seiner sehr beweglichen Struktur zu messen.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1128: Optical Analysis of the Structure and Dynamics of Supra Molecular Biological Complexes
• Participating Person: Dr. Dietmar Gradl