Forschungsbericht 1999-2000 | |
Insitut für Medizinische Physik und Biophysik Robert-Koch-Str. 31 48143 Münster Tel. (0251) 83-55103 Fax: (0251) 83-55121 e-mail: hillenk@uni-muenster.de WWW: http://medweb.uni-muenster.de/institute/impb/ Geschäftsführender Direktor: Prof. Dr. Dr. F. Hillenkamp | |
Forschungsschwerpunkte 1999 - 2000
Fachbereich 05 - Medizinische Fakultät Insitut für Medizinische Physik und Biophysik |
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Darstellung
des Instituts
Das Institut besteht aus vier selbständigen Arbeitsgruppen unter der Leitung je eines Professors (1 C4, 3 C3). Alle Gruppen beschäftigen sich mit Fragestellungen zur Aufklärung der Struktur biologischer Systeme auf der molekularen und zellulären Ebene und den zugehörigen Struktur-Funktionsbeziehungen. Alle Arbeitsgruppen arbeiten sowohl an eigenen, wissenschaftlichen Fragestellungen als auch an methodologischen und instrumentellen Entwicklungen. Neben der eigenen Forschung und Entwicklung fungiert das Institut als Zentrum für moderne analytische Methoden und stellt seine Expertise und seine Geräte Kollegen der Medizinischen Fakultät aber auch der naturwissenschaftlichen Fachbereiche für Analysen zur Verfügung. Solche Analysen beschränken sich auf Methoden, die noch nicht Routine sind und werden durchgängig als Forschungskooperationen durchgeführt, nicht als reine Serviceleistungen. Laser Massenspektrometrie Methodische und instrumentelle Weiterentwicklungen. Zum einen geht es dabei um Grundlagenforschung zur Aufklärung der physikochemischen Prozesse, die der Laser Desorption intakter makromolekularer Ionen zugrunde liegen, sowie deren Umsetzung für instrumentelle Verbesserungen. Wichtigstes Beispiel ist hier die Entwicklung der MALDI-MS mit Wellenlängen im Infraroten. Prototypische Erschließung neuer Anwendungsfelder mit Schwerpunkt auf der MALDI-MS neuer Analytgruppen. Hierzu gehören in jüngerer Zeit vor allem die MALDI-Analyse von Nukleinsäuren und nicht kovalent gebundenen Komplexen. Bearbeitung konkreter wissenschaftlicher Fragestellungen für die die makromolekulare Strukturaufklärung eine Schlüsselrolle hat. Diese Projekte werden ausnahmslos in Kooperation mit Kollegen in Münster, überwiegend aber anderer deutscher und ausländischer Universitäten und Firmen durchgeführt. Die Arbeitsgruppe besteht überwiegend aus Studenten (Diplom, Promotion) und wenigen promovierten Mitarbeitern der Fachrichtungen Physik, Chemie/Biochemie und Biologie/Molekularbiologie, die ein interdisziplinäres Team bilden. Elektronenmikroskopie und Analytik Methodische und instrumentelle Weiterentwicklungen. Dabei geht es insbesondere um Beiträge zur Aufklärung und Quantifizierung von mikroskopischen Kontrastphänomenen sowie um instrumentelle Verbesserungen Erweiterungen, die die Effizienz der Methoden steigern und neue Anwendungen ermöglichen. Ein wichtiges Beispiel ist die Entwicklung von Detektoren zur Zählung einzelner Signalelektronen. Strukturelle Untersuchungen mit hoher räumlicher Auflösung an mono- und multimolekularen organischen Filmen (z.B. Lipid-, Lipid/Protein-, Thiolfilme) mit dem Ziel, die strukturellen Daten mit Funktionszuständen bzw. Filmeigenschaften zu korrelieren. Charakterisierung von Oberflächen zur Bearbeitung konkreter wissenschaftlicher Themen, z.B. immunologische / allergologische Projekte, Entwicklung von Chemo- und Biosensoren, vergleichende Untersuchungen an neuen und reoperierten Implantaten (Prothesen, Schweineherzklappen). Diese Projekte werden ausnahmslos in Kooperation mit Kollegen in Münster, anderen deutschen und ausländischen Instituten bzw. Universitäten durchgeführt Biomedizinische Analytik An der Weiterentwicklung von Mikromethoden zum Nachweis von picomolaren Mengen an Glykokonjugaten durch TLC-, LC- und CE-Kopplung mit MS und zur Sequenzierung von biologischen Makromolekülen mit Tandem MS wird gearbeitet. Im Jahr 2000 erfolgte die Einführung der Fourier-Transform Ion Zyklotron Resonanz (FT-ICR) Massenspektrometrie mit ESI- und MALDI-Ionenquelle, die insbesondere durch die exakte Massenbestimmung und hohe Auflösung für die Protein- und Glykoproteinidentifizierung in Proteomics und Glycomics, sowie in den Studien von Proteinfaltung und von nicht-kovalenten Wechselwirkungen eingesetzt wird, womit wesentliche Fortschritte in die Studien Struktur/Funktionsbeziehungen eingebracht werden können. Die Ergebnisse sind in mehr als120 publizierten Arbeiten in Zeitschriften und Büchern und in oner 100 Kongressbeiträgen mit Abstracts dokumentiert. In der Gruppe arbeiten 7 Doktoranden (Chemiker, Biochemiker, LM Chemiker), 2 Postdoktoranden (Chemiker und Biochemiker), 1 Assistent (Biochemiker) und 1 Laborant. Kooperationen bestehen mit 10 Gruppen der Medizinischen Fakultät der Universität Münster, mit mehreren Protein- und Glykokonjugat-forschenden Gruppen an den deutschen Universitäten und mit Laboratorien in Holland, England, Österreich, Kroatien, Slovenien, Ukraine, Russland und USA. Molekulare Zellbiologie Weiterhin beschäftigt sich die Gruppe mit dem "single particle tracking", einem fluoreszenzmikroskopischen Verfahren zur Visualisierung und nanometer-genauen Lokalisation einzelner Partikel und Moleküle. Die entwickelten Methoden werden angewendet, um den intrazellulären Transport von Makromolekülen zu untersuchen. Schwerpunkte sind dabei die Transporteigenschaften des Porenkomplex der Kernhülle sowie die Transportwege innerhalb des Zellkerns. 1999 konnte in der Arbeitsgruppe erstmals der Transport von Proteinen durch einezelne Kernporenkomplexe gemessen werden und damit das Potential des OSTR-Verfahrens gezeigt werden. | ||||
A | Laser Massenspektrometrie | |||
1 | Matrix-unterstützte Laserdesorption/Ionisation mit Infrarot-Impulslasern | |||
2 | Entwicklungen zum Einsatz der MALDI-Massenspektrometrie in der genomischen Analyse und Diagnostik | |||
3 | Matrix-Analyt-Wechselwirkung bei der MALDI-Massenspektrometrie | |||
4 | Infrarot MALDI-MS für Genom und Proteom | |||
5 | UV-MALDI-MS nicht-kovalenter Protein-Protein- und Protein-Ligand-Komplexe | |||
B | Elektronenmikroskopie | |||
1 | Instrumentelle Entwicklungen für die Rastersondenmikroskopie und ihre biologisch-medizinische Anwendung | |||
2 | Instrumentelle Entwicklungen für die quantitative Rasterelektronenmikroskopie | |||
3 | Hochauflösende Charakterisierung von Oberflächeneigenschaften mittels Rasterelektronen (SEM)- und Rasterkraftmikroskopie (SFM) | |||
4 | Elektronenmikroskopische Untersuchungen an Allergenen | |||
5 | Nanostrukturierung von Spitzen für die Rastersondenmikroskopie | |||
C | Biomedizinische Analytik | |||
1 | N- und O-Glykosylierung von Proteinen: Struktur und Funktion | |||
2 | Struktur und Funktion von Glykolipiden humanen Ursprungs | |||
3 | Primäre und supramolekulare Struktur der Proteine | |||
4 | Bakterielle Glykokonjugate | |||
5 | Neue Entwicklungen in Proteomics und Glykomics | |||
6 | Fourier Transform Ion Zyklotron Resonanz Massenspektrometrie und Extrazelluläre Matrix (SFB 492) | |||
D | Molekulare Zellbiologie | |||
1 | Optische Einzeltransportermessung (OSTR) | |||
2 | Einzel-Molekül-Mikroskopie | |||
3 | Transporteigenschaften einzelner Kernporenkomplexe | |||
4 | Transport einzelner Proteinmoleküle durch den Kernporenkomplex | |||
5 | Verteilung und Transport einzelner Proteinmoleküle und Protein-RNA-Komplexe im Zellkern | |||
6 | Intrazellulärer Transport des Tumorsuppressors p53 | |||
7 | Molybdän-Cofaktor-Defizienzen | |||
Hans-Joachim Peter