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Chemiegebäude: Ein großes, breites, graues Gebäude mit Fensterfronten und Balkonen vor den Fenstern, die mit roten Metallstangen abgegrenzt werden. In der Mitte eine Treppe, auf der Menschen sitzen und links vor der Treppe Fahrräder in Fahrradständern. © Roland Baege​/​TU Dortmund

Forschung

Das Zentrum für BioImaging (CeBI) dient als zentrale Forschungsinfrastruktur für moderne Lichtmikroskopie, spektrale Durchflusszytometrie und Bildanalyse innerhalb der Fakultät für Chemie und Chemische Biologie der TU Dortmund. Neben dem Zugang zu modernsten Bildgebungs- und Analysetechnologien bietet CeBI fachkundige Unterstützung bei der Untersuchung zellbiologischer Prozesse.

Schnelle Störung und Echtzeitmessung von Signalnetzwerk-Aktivitäten in lebenden Zellen

Um Mechanismen aufzudecken, wie zelluläre Funktionen und Strukturen räumlich und zeitlich organisiert werden, sind Methoden erforderlich, die eine di­rek­te Beobachtung und akute Störung zentraler Regulatoren ermöglichen. Zu diesem Zweck wurden neue, generische Ansätze entwickelt, mit denen biochemische Reaktionen in lebenden Zellen gleichzeitig analysiert und moduliert werden können.

Insbesondere wurden Methoden entwickelt, um schnelle und anhaltende Störung von Proteinaktivitäten an der Plasmamembran auszulösen. Diese basieren auf chemisch induzierter Dimerisierung sowie photochemisch induzierter Dimerisierung zu immobilisierten künstlichen Rezeptoren, um stabile Netzwerkstörungen in lebenden Zellen direkt zu „malen“. (Video 1) [1]

Demo-Video © Leif Dehmelt​/​TU Dortmund
Video 1: Schnelle und anhaltende Beeinflussung intrazellulärer Signalnetzwerke durch „Molecular Activity Painting“. Ein Muster des Signalproteins GEF-H1 in Form des Buchstabens „N“ wurde durch Uncaging mit einem fokussierten UV-Lichtstrahl auf die Plasmamembran „gemalt“ (links). Die Lokalisation von GEF-H1 an der Plasmamembran induziert die Neubildung dynamischer, myosinbasierter kontraktiler Strukturen (Mitte). Rechts: Überlagerung beider Kanäle.

Diese Störungen können mit Aktivitätsmessungen kombiniert werden, um Störung-Antwort-Beziehungen in Signalnetzwerken aufzudecken.

Referenz

[1] Chen X, Venkatachalapathy M, Kamps D, Weigel S, Kumar R, Orlich M, Garrecht R, Hirtz M, Niemeyer CM, Wu YW, Dehmelt L. (2017).
Molecular-Activity Painting": Switch-like, Light-Controlled Perturbations inside Living Cells.
Angew Chem Int Ed Engl 21(14):5311-6.