Analytische Ultrazentrifuge

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 540188626

Bei dem beantragten Gerät handelt es sich um eine mit verschiedenen Detektionsoptiken ausgerüstete Ultrazentrifuge für analytische Zwecke. Dieses neu entwickelte Gerät unterscheidet sich von den Vorläufermodellen insbesondere durch eine Interferenzoptik und eine Absorptionsoptik mit Multiwellenlängenfunktion, welche die Voraussetzungen für neue Anwendungen in der Analytik von biologischen Makromolekülen und makromolekularen Komplexen schaffen. Das große Interesse des Instituts an den Mechanismen der Proteinaggregation begründet zahlreiche Fragestellungen, die sich ganz besonders durch den Einsatz der modernisierten Technik der Analytischen Ultrazentrifugation (AUZ) bearbeiten lassen. Mit der Methode lassen sich Sedimentationskoeffizienten (s-Werte) und s-Wert-Verteilungen, Diffusions- und Reibungskoeffizienten, Gleichgewichts- und Geschwindigkeitskonstanten, Schwebdichten, Formparameter und Molmassen bestimmen. Diese Parameter liefern vielseitige strukturelle Informationen, welche ohne den Einsatz eines Labels und in einem breiten Spektrum an möglichen Lösungsmitteln, also in Lösung, gewonnen werden können. Außerdem stellt die Analytische Ultrazentrifugation als Absolutmethode eine entscheidende Möglichkeit zur Validierung oder Komplementierung anderer, zum Teil oberflächenbasierter, biophysikalischer Techniken dar. Das Vorhaben besteht in der Charakterisierung von Selbst- und Heteroassoziation von Proteinen, deren Fehlfaltung und der daraus resultierenden Aggregation als Ursache von zahlreichen Krankheiten beim Menschen angenommen wird. Mechanistische Untersuchungen zur Amyloidbildung mit Schwerpunkt Oligomere sind die Basis für weiterführende Arbeiten, die entweder zelluläre Komponenten, wie z.B. die Lipidmembranen, oder selbst entwickelte Wirkstoffkandidaten als Interaktionspartner mit einbeziehen. Insbesondere die Analyse von Gemischen aus verschiedenen makromolekularen Komponenten wird erst durch die Verfügbarkeit der Multiwellenlängendetektion in Kombination mit einer Interferenzoptik realisierbar, da dadurch die unter dem Einfluss des Zentrifugalfeldes entstehenden Konzentrationsgradienten in die Beiträge einzelner Komponenten zerlegt werden können. Mit der Verfügbarkeit des oben beschriebenen Großgerätes werden somit wesentliche, offene Fragen der amyloiden Proteinaggregation adressierbar.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Analytische Ultrazentrifuge
• Gerätegruppe: 1210 Ultrazentrifugen (über 25.000 1/Min)
• Antragstellende Institution: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
• Leiter: Professor Dieter Willbold, Ph.D.