Ring-TIRF-Mikroskop mit FRAP und Ablation

• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497257693

Wir beantragen ein Internes Totalreflexionsfluoreszenzmikroskop (TIRF) mit Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP) und Ablation. Das Mikroskop erlaubt die Bildgebung von oberflächennahen Strukturen und Prozessen in in vitro- und in cellulo-Systemen mit hohem Kontrast. Indem es die Ausleuchtung auf oberflächennahe Schichten begrenzt, verbessert TIRF-Mikroskopie das Signal-Rausch-Verhältnis. Konventionelle Punkt-TIRF-Systeme haben dabei den Nachteil, dass sie eine nicht-homogene Ausleuchtung und Interferenzmuster hervorrufen, was die Bildqualität einschränkt. Im Gegensatz hierzu erlaubt die Ring-TIRF-Technologie eine gleichmäßige Ausleuchtung, indem das Anregungslicht schnell auf einem Kreis rotiert wird und so Interferenzmuster herausgemittelt werden. Dadurch entstehen hochwertigere Aufnahmen, die quantitative Messungen erlauben. Das einzige TIRF-Mikroskop auf dem Saarbrücker Campus ist bereits vollständig ausgelastet (sechs Arbeitsgruppen nutzen das Gerät). Zudem basiert das vorhandene Gerät nicht auf der Ring-TIRF-Technologie, welche für hochwertige TIRF-Aufnahmen notwendig ist. Im Gegensatz dazu erlaubt das hier beantragte Gerät Aufnahmen hoher Qualität, was einen deutlichen technischen Fortschritt darstellt. In der Vergangenheit haben wir die Ring-TIRF-Technologie eingesetzt, um neue Aspekte der Zellskelettdynamik und -funktion aufzudecken: Wir haben gezeigt, dass – entgegen der Lehrbuchmeinung – Mikrotubuli nicht nur an ihren Spitzen dynamisch sind, sondern auch entlang des Schafts weit von den Spitzen entfernt. Diese Entdeckung hat zu einem bedeutenden Fortschritt im Bereich des Mikrotubuli-Zellskeletts geführt, und sie veranschaulicht das Potential der Ring-TIRF-Technologie. In Zukunft werden wir Ring-TIRF-Mikroskopie weiterhin einsetzen, um zellskeletale sowie weitere, oberflächennahe Prozesse auf zellulärer und subzellulärer Ebene zu untersuchen. Zusätzlich benötigen die Antragsteller die Möglichkeit, die Mobilität einzelner Komponenten zu untersuchen, um ein besseres Verständnis molekularer Mechanismen zu erlangen. Die integrierte FRAP-Funktion erlaubt das kontrollierte Ausbleichen (Photobleaching) in definierten Regionen und ist daher gut geeignet, diesen Bedarf zu decken. Zudem ermöglicht die Ablation mittels eines UV-Lasers eine aktive Manipulation der Probe: Durch gezieltes Abtragen von in vitro- oder subzellulären Elementen können die strukturellen und funktionalen Aspekte dieser Elemente untersucht werden. Das hier beantragte Gerät wird nicht nur den gestiegenen Bedarf an oberflächennaher Mikroskopie am Saarbrücker Campus decken, sondern auch fortgeschrittene, quantitative TIRF-Mikroskopie erlauben. Es wird daher zu der Entwicklung der Infrastruktur an der Universität des Saarlandes beitragen. Es wird zudem eine Säule für die NanoBioMed-Exzellenzstrategie der Universität des Saarlandes darstellen – veranschaulicht durch die universitätsinterne Förderung, die zwei der Antragsteller vor Kurzem erhalten haben.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Ring-TIRF-Mikroskop mit FRAP und Ablation
• Gerätegruppe: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)
• Antragstellende Institution: Universität des Saarlandes
• Leiterin: Dr. Laura Aradilla Zapata