Fluoreszenz/Patch clamp-Gerätekombination

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438033605

Im folgenden Großgeräteantrag wird eine Fluoreszenz-Patch clamp-Kombination beantragt, die größtenteils für Infektionsarbeiten mit humanen Pathogen der Risikogruppe 2 eingesetzt wird, was es einzigartig an der Universität Freiburg macht. Dieses Geräte-Ensemble ist essentiell für die zukünftigen Forschungsaktivitäten der Arbeitsgruppe von Winfried Römer, um auch weiterhin Spitzenforschung betreiben zu können. Die AG Römer erforscht die molekularen Mechanismen der Wechselwirkungen von Bakterien mit verschiedensten Säugetierzellen, z.B. Lungen-, Haut- und Immunzellen. Hierbei liegt der Fokus auf bakteriellen Lektinen, die glykosylierte Rezeptoren auf der Wirtszell-Plasmamembran erkennen und diverse Signalwege induzieren, die die Physiologie der Zelle massiv beeinflussen – im positiven, als auch negativen Sinn. Die Stärke unseres Ansatzes liegt darin, dass wir zum einen, von der komplexen Zellbiologie kommend, Schlüsselmoleküle identifizieren und mit diesem Wissen in einfacheren, synthetischen Systemen natürliche Prozesse nachbauen und somit meistens besser verstehen können. Viele wichtige Rezeptoren, z.B. Wachstumsfaktorrezeptoren, Zelladhäsionsmoleküle, Glykosphingolipide und Ionenkanäle sind Ziele dieser bakteriellen Lektine, die massiv die Organisation, Dynamik und Stabilität der Plasmamembran beeinflussen. Wir mussten erkennen, dass eine Technik alleine, z.B. die Fluoreszenzmikroskopie, leider bei weitem nicht ausreicht, um die Komplexität von zellulären Prozessen angemessen beschreiben zu können. Mit Hilfe der Fluoreszenz-Patch clamp-Kombination möchten wir im Rahmen von drei Schlüsselprojekten den nächsten, großen Schritt zum ganzheitlichen Verständnis unserer biologischen und synthetischen Systeme machen. Bei jedem Projekt werden parallel patch-clamp-Messungen zusammen mit verschiedenen fluoreszenzmikroskopischen Techniken, wie z.B. Ca-Imaging, FRET, oder Kolokalisationsstudien zum Einsatz kommen. Ein Projekt wird zum Beispiel die atypische Aktivierung von B-Zellen durch die bakteriellen Lektine BambL von B. ambifaria und LecB von P. aeruginosa beleuchten. Diese wird durch die Bindung der Lektine an glykosylierte Rezeptoren, besonders an den B-Zell-Rezeptor, induziert. Mit Hilfe der Gerätekombination können wir die Gesamtheit der Prozesse viel detaillierter charakterisieren. Das Öffnen von Ca2+-Kanälen in der Plasmamembran (über patch clamp) kann somit korreliert werden mit der Bindung an Rezeptoren, der Aufnahme der Lektine/Bakterien (über Fluoreszenz) und der Ca2+-Freisetzung im Zytosol der Zellen (über Ca-Imaging). Der Kauf dieser für uns einzigartigen Gerätekombination würde es uns ermöglichen, unsere Studien von biologischen Infektionsprozessen mit Hilfe dieser korrelativen und komplementären Messmethoden auf einem wissenschaftlich exzellenten Niveau durchführen zu können.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Fluoreszenz/Patch clamp-Gerätekombination
• Gerätegruppe: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)
• Antragstellende Institution: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
• Leiter: Professor Dr. Winfried Römer