Einzelmolekülstudien auf Nanoskalen: STED Fluoreszenzfluktuationsspektroskopie

Abstract

Fluoreszenzmikroskopische Verfahren werden in den Biowissenschaften routinemäßig zur Visualisierung und zur spektroskopischen Analyse von zellulären Abläufen verwendet. Spektroskopische Einzelmolekülmethoden, wie beispielsweise FCS (Fluorescence Correlation Spectroscopy) oder SMT (Single Molecule Tracking), erlauben es die Dynamik biologischer Prozesse auf der Ebene einzelner makromolekularer Komplexe mit hoher zeitlicher Auflösung zu betrachten. Aufgrund der nicht invasiven Natur der lichtmikroskopie ist es hierbei möglich die Untersuchungen, im Gegensatz zu elektronenmikroskopischen Verfahren, direkt in lebenden Zellen durchzuführen. Jedoch, durch das Beugungslimit optischer Verfahren bedingt, nicht mit hoher räumlicher Auflösung (>200 nm). In jüngster Zeit wurden einige hochauflösende Mikroskopieverfahren (z.B. STED, PALM, STORM) entwickelt, die diese Beschränkung der Fluoreszenzmikroskopie durch Nutzung photophysikalischer Eigenschaften der Fluoreszenzfarbstoffe umgehen. Die Kombination Spektroskopische Einzelmolekülmethoden mit hochauflösender STED - Mikroskopie ermöglicht es biologische Fragestellungen simultan mit hoher räumlicher und hoher zeitlicher Auflösung zu untersuchen. Im ersten Teil meiner Arbeit charakterisiere ich die physikalischen Eigenschaften einer solchen Kombination von STED Mikroskop und FCS Methode und im zweiten Teil zeige ich wie man mit Hilfe dieser Methoden neue Einblicke in das dynamische Verhalten der Lipide in der Zellmembran gewinnen kann.