Plattform zur Bildverarbeitung von Bilddaten aus der Kryoelektronenmikroskopie

• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456578072

In den letzten Jahren hat sich die Elektronenkryomikroskopie zu einer breit-genutzten Methode in der Strukturbestimmung biologischer makromolekularer Komplexe entwickelt. Die Methode basiert auf der Bildanalyse von Tausenden von kurzen Filmen mit vielen identischen Komplexen in vitrifizierten, wässrigen Puffern. Vor einigen Jahren war die Aufnahme der Bilddaten noch der limitierende Schritt. Dank der Förderinitiative der DFG 2016/2017 konnte diese Beschränkung jedoch überwunden werden. Nutzerzentren ermöglichen nun auch Forschern, die neu im Feld sind, das Sammeln von qualitativ hochwertigen Bilddaten. So wird auf breiter Basis die Voraussetzung für die anschließende hochauflösende Strukturbestimmung geschaffen. Unsere Erfahrung zeigt jedoch, dass viele Nutzer mit der Aufgabe, die Daten zu prozessieren überfordert sind, insbesondere dann, wenn sie nicht direkt mit einer Kryo-EM-Gruppe verbunden sind. Nach einer Datenerfassungssitzung in der Einrichtung werden sie oft mit den Daten allein gelassen, da es keine allgemeinzugängliche Infrastruktur und Hilfestellung über die Bildaufnahme hinausgibt. Daher ist es nicht verwunderlich, dass das volle Potenzial eines Datensatzes oft nicht ausgeschöpft werden kann oder die Daten sogar unprozessiert bleiben. Dadurch können viele Gruppen, obwohl sie wissenschaftlich wichtige, geeignete Proben haben, nicht an den Vorteilen der Strukturbestimmung durch Elektronenkryomikroskopie teilhaben. Wir wollen diese unbefriedigende Situation ändern, indem wir nationalen und internationalen Wissenschaftlern eine Schulungs- und Bildverarbeitungsplattform bereitstellen. Angesichts der unterschiedlichen Hintergründe der Wissenschaftler, die von einem Zellbiologen mit potenziell wenig Vorkenntnissen in der Strukturbiologie bis hin zu einem erfahrenen Röntgenkristallographen reichen, benötigen wir ein weitgefächertes Angebot, um den unterschiedlichen Bedürfnissen gerecht zu werden. Daher schlagen wir vor, eine Bildverarbeitungsplattform zu schaffen, die die Wissenschaftler auf verschiedenen Ebenen unterstützen. Strukturierte Schulungen und die individuelle Unterstützung von residenten Wissenschaftler, richten sich an Neulinge im Feld. Kompetente Nutzer können die Plattform selbstständig nutzen und finden so die nötige technische Unterstützung für kleine und mittlere Projekte. Die Durchführung der vollständigen Strukturbestimmung richtet sich an solche Nutzer, die Strukturdaten für Ihre Projekte benötigen, aber nicht selbst in das Feld einsteigen wollen. Wir hoffen mit diesem Angebot die bestehende Lücke in der Verarbeitung der Bilddaten zu schließen, die sich durch die rasante Verbreitung der Kryoelektronenmikroskopie aufgetan hat .

• DFG-Verfahren: Gerätezentren
• Antragstellende Institution: Julius-Maximilians-Universität Würzburg
• Beteiligte Institution: Julius-Maximilians-Universität Würzburg; Biozentrum der Universität Würzburg; Lehrstuhl für Biochemie I
• Leiterin: Professorin Dr. Bettina Böttcher