Förderprojekte

Förderbeginn 01.01.2010

Simultane Beobachtung der Dynamik von Biomolekülen mit einer Kombination aus Fluoreszenz- und Kraftspektroskopie

PD Dr. Sören Doose
Universität Würzburg
Lehrstuhl für Biotechnologie und Biophysik

Dr. James Tsay
University of California, San Diego
Department of Physics

Dynamische Prozesse in biomolekularen Systemen werden mit den Methoden der Fluoreszenz- und Einzelmolekülkraft-Spektroskopie untersucht. Optische Pinzetten ermöglichen die Betrachtung der Abhängigkeiten zwischen Zugkraft und der molekularen Antwort von Einzelmolekülen in wässriger Lösung. Wir werden molekulare Erkennung und Protein-Protein Wechselwirkungen mit einer Kombination aus optischer Pinzette und Fluoreszenzspektroskopie untersuchen. Die Bildung von Homodimeren, in denen jedes Proteinmonomer eine einzelne Bindestelle besitzt, hat Auswirkungen auf Vernetzung und multivalente Signalübertragungsmechanismen. Simultane Beobachtung von Homodimer-Bildung und Dissoziation zusammen mit Protein Konformationsdynamik und Prozessen der molekularen Erkennung werden Informationen über Monomer-Dimer Gleichgewichte und deren funktionale Bedeutung für die Biologie der Zelle liefern.

Abschlussbericht
Einzelmolekülstudien der biophysikalischen Eigenschaften von Proteinen können mit Kraftspektroskopie an optischen Pinzetten oder mit optischer Fluoreszenzspektroskopie durchgeführt werden. Die Kombination dieser Techniken ermöglicht einen höheren Erkenntnisgewinn, wenn die experimentellen Signaturen beider Techniken simultan aufgenommenen und deren Korrelationen ausgewertet werden können. Mit Hilfe der BaCaTeC Reisemittelförderung konnte ein Doktorand des Lehrstuhls für Biotechnologie und Biophysik (Universität Würzburg) während eines ausgedehnten Besuches im Labor von Prof. Douglas Smith (UC San Diego) durch Dr. James Tsay und Mitarbeitern in den Aufbau und die Bedienung einer Optischen Pinzette eingewiesen werden. Mit dem gewonnenen Wissen haben wir daraufhin ein Mikroskop an der Universität Würzburg aufgebaut, mit dem simultan Fluoreszenzdetektion und optisches Fangen von kleinen Polystyrolkügelchen möglich ist. Der Einfluss von infraroter Strahlung auf die Fluoreszenzeigenschaften verschiedener organischer Farbstoffe wurde untersucht, um damit die experimentellen Grundlagen für ein biophysikalisches Studium von molekularen Erkennungsprozessen zu legen.