Inverses Forschungsmikroskop (Weitfeldsystem)

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459483626

Eukaryotische Zellen sind durch intrazelluläre Membranen in verschiedene Kompartimente unterteilt, durch die unterschiedliche Vorgänge räumlich getrennt und weitgehend unabhängig voneinander ablaufen können. Für die Biogenese von Zellen ist die Kompartimentierung allerdings eine große Herausforderung aus mehreren Gründen: (1) Eukaryotische Zellen haben zwei, bei Algen und Pflanzen sogar drei verschiedene Genome, deren Genexpression koordiniert werden muss. (2) Neu gebildete Proteine müssen von ihrem Entstehungsort an ihren Funktionsort transportiert werden, wobei diese in vielen Fällen durch Membranen transportiert werden müssen. (3) Umfangreiche Qualitätssicherungsmechanismen müssen sicherstellen, dass die Abläufe in diesen verschiedenen Kompartimenten koordiniert ablaufen, wofür lokal auftretende Probleme schnell erkannt und behoben werden müssen.In mehreren Forschungsprojekten untersuchen wir die Biogenese eukaryotischer Zellen, wobei die Vorgänge in den genom-haltigen Organellen (Mitochondrien und Chloroplasten) im Mittelpunkt stehen. Für diese Fragestellungen werden vornehmlich einfache Modellorganismen eingesetzt, vor allem Zellen der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae und der Alge Chlamydomonas reinhardtii. In einzelnen Experimenten sollen aber auch kultivierte Säugerzellen untersucht werden.Beantragt wird hier ein hochwertiges inverses Forschungsmikroskop für life cell imaging. Dieses soll eingesetzt werden, um einzelne fluoreszenzmarkierte Proteine in diesen meist sehr kleinen Zellen zeitgleich zu lokalisieren und die intrazelluläre Verteilung der Proteine unter verschiedenen (Stress-) Bedingungen zu beobachten. Mit Hilfe von microfluidics-Kammern sollen Zellen über viele Generationen hinweg beobachtet werden, um beispielsweise die Entstehung und Vererbung von Aggregaten oder die dynamische Form, Größe und Verteilung von Organellen und deren Genome in den Zellen zu vermessen. Neben hervorragenden optischen Eigenschaften und komplett automatisierten Steuerungsmöglichkeiten des Geräts sind dafür auch sehr hochwertige Analysepakete notwendig, zum Beispiel zur Dekonvolution der Bilder.Von diesen Projekten erwarten wir uns detaillierte molekulare Einblicke in die Funktion und Bedeutung spezifischer Chaperone, Assemblierungsfaktoren, Translokationskomplexe und Proteasen bei der Organellenbildung und bei Prozessen, durch die die Funktionsfähigkeit eukaryotischer Zellen dauerhaft sichergestellt werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Inverses Forschungsmikroskop (Weitfeldsystem)
• Gerätegruppe: 5000 Labormikroskope
• Antragstellende Institution: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau
• Leiter: Professor Dr. Johannes M. Herrmann