Kauf / Beschaffung eines High-Speed AFM Systems (Atomic Force Microscope) NanoWizard ULTRA Speed 3

Die Funktionen von Biomolekülen hängen von ihrer Struktur und ihrer Wechselwirkungsdynamik mit anderen Molekülen ab. Die Messung dieser Eigenschaften einzelner Biomoleküle ist für die moderne Biologieforschung unerlässlich. Eine ideale Technik zur Durchführung dieser Beobachtungen muss alle folgenden Bedingungen erfüllen: (i) Abbildung unter physiologischen Bedingungen, (ii) hohe räumliche Auflösung, (iii) hohe zeitliche Auflösung, (iv) geringe Invasivität des Moleküls und (v) direkte Abbildung des Moleküls ohne Verwendung von Markern. Die meisten Einzelmolekülansätze, einschließlich aller derzeitigen lichtmikroskopischen oder strukturellen Methoden, beruhen auf der Markierung oder dem Einfrieren der Proben, was die natürliche Funktionalität der Biomoleküle beeinträchtigen kann. Daher steigt die Nachfrage nach Werkzeugen, die die Visualisierung der Dynamik einzelner Biomoleküle unter physiologischen Bedingungen ermöglichen, als Alternative rapide an. Die Rasterkraftmikroskopie (AFM) ist eine superauflösende markierungsfreie Technik, die die direkte Beobachtung und Charakterisierung von Biomolekülen und der Oberfläche biologischer Oberflächen unter physiologischen Bedingungen ermöglicht. Im Gegensatz zu vielen anderen Arten der Mikroskopie beruht die AFM auf einer mechanischen Interaktion mit der Probe, wobei eine scharfe Spitze verwendet wird, um die Oberflächentopografie der Probe im Nanometerbereich zu erfassen. Angesichts dieses Vorteils wird die AFM zu einer wirksamen Alternative für die Visualisierung und Quantifizierung biomolekularer Strukturen und funktioneller Dynamik auf Einzelmolekülebene. Allerdings ist das herkömmliche AFM durch seine geringe zeitliche Auflösung eingeschränkt, so dass nur statische oder langsame Zeitrafferaufnahmen von Proteinen gemacht werden können. Für die geplanten Experimente sollte das gewünschte Mikroskop eine Bildgebungsmethode mit hoher räumlicher Auflösung bieten, um den Aufbau molekularer Komplexe im Laufe der Zeit aufzulösen, wie z. B. die Membranporen und Komplexe, die am regulierten Zelltod beteiligt sind. AFM hat sich als modernes, vielseitiges nanoskopisches Werkzeug zur Abbildung der Architektur von Membranproteinen mit Nanometerauflösung etabliert. Es beruht auf einer mechanischen Interaktion mit der Probe, wobei eine scharfe Spitze verwendet wird, um die Oberflächentopografie der Probe im Nanometerbereich zu erfassen. Aufgrund der Oberflächenempfindlichkeit ist es hervorragend geeignet, um zu visualisieren, wie sich porenbildende Proteine auf den Zielmembranen zusammensetzen und in sie eindringen. Die moderne AFM-basierte Einzelmolekül-Kraftspektroskopie (SMFS) ist in der Lage, eine Fülle von kinetischen und thermodynamischen Daten über die mechanischen Eigenschaften von getragenen Membranen sowie über die Entfaltung, Faltung und Insertion von Membranproteinen auf Einzelmolekülebene zu liefern. Darüber hinaus kann AFM in Flüssigkeiten durchgeführt werden, was auch die Echtzeit-Bildgebung der Proteinmontage und der Membranporenbildung ermöglicht. Diese Techniken eignen sich sehr gut zur Charakterisierung der Architektur und Dynamik von Lipidmembranen und von porenbildenden Proteinanordnungen in Membranen. Herkömmliche AFM-Bildaufnahmeraten liegen jedoch im Minutenbereich und liefern daher nur statische Schnappschüsse von porenbildenden Proteinen oder dokumentieren sehr langsame dynamische Prozesse. Die Hochgeschwindigkeits-Atomkraftmikroskopie (FS-AFM) ist ein einzigartiges Instrument zur gleichzeitigen Untersuchung der Struktur und Dynamik von Proteinen. Sie kombiniert alle Vorteile der konventionellen AFM mit einer hohen zeitlichen Auflösung im Subsekundenbereich. Die FS-AFM stellt aufgrund ihrer höheren räumlichen und zeitlichen Auflösung eine leistungsstarke Technik zur Untersuchung von porenbildenden Proteinen auf Membranen in Aktion dar. Mit dieser Technik können die Diffusion von porenbildenden Proteinen auf Membranen, der Übergang von der Vorpore zur Pore und die Aufbaukinetik von porenbildenden Proteinoligomeren in Echtzeit beobachtet werden, was auch für die Durchführung von LAFM wichtig ist. Das gewünschte AFM-Mikroskop sollte für die meisten porenbildenden Proteine unter physiologischen Bedingungen auf Einzelmolekülebene geeignet sein und gleichzeitig eine schnelle dynamische Analyse ermöglichen. Darüber hinaus kann FS-AFM auch als allgemeines Werkzeug für andere Aspekte von Membranproteinen eingesetzt werden, wie z. B. Protein-Protein- und Protein-Lipid-Wechselwirkungen sowie die Insertion von Membranproteinen.