Konfokales Laserscanning-Mikroskop mit Modul zur schnellen Fluoreszenz-Lebenszeit-Bildgebung

• Fachliche Zuordnung: Pflanzenwissenschaften
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 540803833

Die Untersuchung fluoreszenzmarkierter zellulärer Strukturen mittels konfokaler Laser Scanning Mikroskopie (CLSM) ist eine der wichtigsten Methoden zur Untersuchung zellulärer Prozesse mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung in verschiedenen biologischen Systemen. In unserer eigenen Forschung setzen wir ein breites Spektrum von Methoden ein, die sich stark auf die konfokale Mikroskopie stützen, z.B. Lokalisations- und Expressionsstudien von fluoreszenzmarkierten Proteinen, Live-Imaging von Fluoreszenzindikatoren für Ca2+, pH oder Membranmikroviskosität, Bildung und Dynamik von fluoreszenzmarkierten Endomembran- und Biokondensatkompartimenten sowie Förster-Resonanz-Energie-Transfer (FRET) basierende Techniken zur Untersuchung der Kinetik von Enzymkomplexen und Protein-Protein-Wechselwirkungen. Insgesamt wäre unsere Forschung ohne den Einsatz der konfokalen Laser Scanning Mikroskopie nicht möglich. Mit diesem Antrag soll ein im Jahr 2010 angeschafftes Gerät ersetzt werden, das inzwischen veraltet, reparaturanfällig und unwirtschaftlich im Betrieb ist, was unseren laufenden Forschungsbetrieb einschränkt. Zukünftige Forschungsziele erfordern den gleichzeitigen Einsatz mehrerer Fluoreszenzmarkierungen. Daher muss das zukünftige System in der Lage sein, bis zu vier verschiedene Fluoreszenzkanäle parallel zu detektieren, wobei die Fluoreszenzanregung und -detektion vom ultravioletten bis zum nahen infraroten Bereich des Spektrums gewährleistet sein muss. Darüber hinaus soll das Gerät in der Lage sein, gleichzeitig Intensitäts- und Lebensdauerinformationen zu erfassen. Die Erfassung von Fluoreszenz-Lebensdauerinformation ist für Anwendungen wie die Subtraktion von Autofluoreszenz, die Bestimmung von zellulären pH-Werten und der Membranmikroviskosität sowie für dynamische Messungen der Enzymkomplexbildung und Protein-Protein-Wechselwirkungen notwendig. Das System braucht daher eine gepulste Laserquelle und hochempfindliche Detektoren, welche in der Lage sind einzelne Photonen zu quantifizieren. Für die dynamische Untersuchung zellulärer Strukturen, die kleiner als 500 µm sind (Subdomänen von Endosomen, Membrandomänen und Biokondensate), müssen 3D-Volumina mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung abgebildet werden. Daher muss das Instrument mit einer ultraschnellen Scanoptik in Kombination mit einer adaptiven Bildverarbeitungssoftware ausgestattet sein, die in der Lage ist, Bilder während des laufenden Betriebs zu berechnen. Unser Bedarf an konfokaler Mikroskopietechnologie mit ultraschneller Bildgebung und Fluoreszenz-Lebenszeit-Option kann, aufgrund der beantragten Nutzerzeit und der technischen Spezifikationen, nicht durch andere Mikroskopsysteme am Institut oder in der zentralen Nikon Imaging Facility (NIC) abgedeckt werden. Die Realisierung der aktuellen und zukünftigen Forschungsziele der antragstellenden Gruppen werden entscheidend von der Beschaffung des beantragten konfokalen Laser Scanning Mikroskops abhängen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Konfokales Laserscanning-Mikroskop mit Modul zur schnellen Fluoreszenz-Lebenszeit-Bildgebung
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
• Leiterin: Professorin Dr. Karin Schumacher