Elektronenmikroskopie für eine verbesserte Bildgebung
Mikroskope ermöglichen es, Objekte zu vergrößern, die zu klein sind, um sie mit bloßem Auge zu sehen. Elektronenmikroskope haben im Vergleich zu konventionellen Lichtmikroskopen ein größeres Auflösungsvermögen, da zur Beleuchtung des Objekts ein Elektronenstrahl verwendet wird. Das EU-finanzierte Projekt "High-throughput three-dimensional electron microscopy" (HT3DEM, Dreidimensionale Elektronenmikroskopie mit hohem Durchsatz) vereinte Fachleute aus den Bereichen Elektronenmikroskopie (EM), zweidimensionale (2D) Kristallisation und Robotik aus ganz Europa mit dem Ziel, dreidimensionale (3D) EM zu entwickeln. Zentrales Ziel war es, eine automatisierte Plattform für die Analyse von nativen Proteinkomplexen und 2D-Membranproteinkristallen mithilfe von EM zu entwickeln. Um die tertiäre Struktur eines Proteins zu erkennen, werden die Proteine durch Ausfällung aus einer wässrigen Lösung kristallisiert. Die daraus entstehenden gut strukturierten Kristalle weisen unter Röntgenbestrahlung ein Beugungsmuster auf. Bei einer Analyse zeigt sich so die 3D-Struktur eines Proteins. Teammitglieder haben einen höchst präzisen und widerstandsfähigen Roboter für die Kristallisation mit hohem Durchsatz entwickelt. Die Optimierung der Methodenparameter ermöglicht Variabilität im Kristallisationsprozess und kann auf verschiedene Membranproteine angewandt werden. Nach der Kristallisation werden die Proteinmuster automatisch an die EM übertragen. Im Anschluss daran werden die Bilder erfasst und analysiert. Die Benutzer können ein Kristallisationsexperiment gestalten und über eine Datenbank den durch die EM erfassten Kristallisationsbildern Daten zuweisen. Alles in allem hat das Projekt HT3DEM einen vollfunktionsfähigen Prozess zur Proteinkristallisation mit hohem Durchsatz und zur Proteinanalyse geschaffen, der für viele Anwendungen im Bereich Gesundheitswesen und Pharma genutzt werden kann. Jeder Schritt im Prozess stellt einen technologischen Fortschritt dar und trägt zur Verringerung von Zeit und Kosten bei. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten für den breiten Einsatz von EM.
