Studien- und Diplomarbeiten

Themenvorschläge für Studien- und Diplomarbeiten

	Single subunit counting using stepwise fluorescence loss of single fluorophores by photobleaching (FLIP)
	Klonierung, Expression und Rückfaltung verschiedener Tom40-Konstrukte

Single subunit counting using stepwise fluorescence loss of single fluorophores by photobleaching (FLIP)

Ziel: Im Rahmen der angebotenen Diplomarbeit sollen einzelne Unterein-heiten der Proteintranslokase in vitro mit Fluoreszenzfarbstoffen markiert und die Anzahl der markierten Untereinheiten in einzelnen Proteinkomplexen mittels FLIP quantitativ bestimmt werden.

Methoden: FLIP (Fluorescence Loss In Photobleaching) beruht auf der quantitativen Bestimmung der Fluores-zenzemission einzelner Moleküle. Gleichzeitig erfolgt eine kontinuierliche Laserbestrahlung, die die Fluoreszenz im bestrahlten Bereich zerstört (Photobleaching). In der Folge nimmt die Fluoreszenz in diesem Bereich ab. Werden einzelne Moleküle mit nur wenigen Fluorophoren bestrahlt, so kann man bei hinreichend geringer Hintergrundfluoreszenz beobachten, wie die Fluoreszenz-emission in diskreten Stufen abnimmt. Auf diese Weise lässt sich die Zahl der Fluorphore in einem Molekülverband quantitativ bestimmen (siehe Leake et al. 2006, „Stoichiometry and turnover in single, functioning membrane protein complexes“, Nature 443, 355-358).

Neben FLIP kommen in der Diplomarbeit klassische zellbiologische und proteinbiochemische zur Anwendung. Darüber hinaus gilt es ein Verfahren zur funktionellen Immobilisierung einzelner fluoreszenzmarkierter Protein-komplexe auf Quarzglasträgern für die FLIP-Messungen zu etablieren.

Klonierung, Expression und Rückfaltung verschiedener Tom40-Konstrukte

Motivation: Ionenkanäle und Translokasen sind biologische Nanoporen, die den spezifischen Transport von Molekülen und elektrischer Information über die Barriere einer Lipidmembran bewerkstelligen. Die Porendurchmesser variieren von 1-50 nm und lassen Moleküle in der Größenordnung von anorganischen Ionen bis zu Biopolymeren passieren. Die Poren können dabei sehr genau zwischen unterschiedlichen Substraten differenzieren. Neben den Filtereigenschaften haben Porenproteine aber auch noch weitere interessante Eigenschaften. So lassen sich viele Kanäle durch die Transmembranspannung beeinflussen und wirken so als molekulare Schalter. Auf diese Weise können sie als elektrische Biosensoren fungieren.

Ziel: Ziel des Projekts ist die Nutzung der oben genannten Eigenschaften biologischer Poren für nanoskalige elektronische Bauteile. Hierzu soll ein bereits existierender und eingehend charakterisierter Proteinkanal hinsichtlich seiner Eigenschaften als molekularer Schalter durch Mutagenese optimiert werden. Das Projekt wird durch die Landesstiftung Baden-Württemberg gefördert.

Methoden: Klonierung unterschiedlicher Tom40 Mutanten (Human, Arabidopsis, Rind, Giardia, Thermomyces), PCR, DNA-Sequenzierung, Transformation, Proteinexpression in E. coli, In vitro Faltung von Proteinen.

Teilnahme an einem Nanotechmeeting der Landesstiftung BW im September möglich.