Strukturbiologieforschung in Berlin: Deutsche Forschungsgemeinschaft bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

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5,7 Millionen Euro für Kryo-Elektronenmikroskopie an der Charité und der Freien Universität Berlin

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Die Deutsche Forschungsgemeinschaft hat 5,7 Millionen Euro für zwei neue Kryo-Transmissions-Elektronenmikroskope (Kryo-TEMs) und zwei weitere Zusatzgeräte als Paketantrag der Freien Universität Berlin und der Charité – Universitätsmedizin Berlin bewilligt.

Die Gesamtinvestitionen belaufen sich auf ein Volumen von 11,4 Millionen Euro. Die Restsumme wird vom Berliner Senat, der Freien Universität und der Charité beigesteuert. Die Anschaffung der neuen Kryo-TEMs gemeinsam durch Bund und Land erfolgt gemäß des neugefassten Artikels 91b des Grundgesetzes, wonach Bund und Länder bei Projekten von überregionaler Bedeutung in Wissenschaft und Forschung zusammenwirken können. Michael Müller, Regierender Bürgermeister von Berlin und Senator für Wissenschaft und Forschung betonte: „Dieser Erfolg unterstreicht die hohe Qualität der biomedizinischen Forschung in Berlin. Ich freue mich, dass die Kofinanzierung des Landes dazu beitragen konnte, mein Dank gilt aber vor allem den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die den Antrag entwickelt haben. Die Kooperation zwischen der Freien Universität und der Charité, zwischen der Spitzenforschung in Dahlem und Buch, zeigt deutlich, welches große Potenzial in der strategischen Nutzung von Synergien am Wissenschaftsstandort Berlin liegt.“

Praktisch alle biochemischen Vorgänge in lebenden Zellen werden von komplexen molekularen Maschinerien, die aus zahlreichen Proteinen oder Proteinen und Ribonukleinsäuremolekülen aufgebaut sind, vermittelt. Die Kenntnis ihrer atomaren Strukturen bildet nicht nur die Grundlage für das Verständnis der Funktionsweise und Steuerung dieser zellulären Funktionseinheiten, sondern auch für die Entwicklung von Wirkstoffen zur Behandlung zahlreicher menschlicher Erkrankungen. Die Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) hat sich in den vergangenen Jahren, auch getrieben von spektakulären Fortschritten in der Technologie, als eines der leistungsstärksten Werkzeuge für die Aufklärung der Strukturen von natürlichen und synthetischen Makromolekülen und Molekülkomplexen im atomaren Detail etabliert. Kryo-EM ermöglicht heutzutage nicht nur die strukturelle Charakterisierung von Biomolekülen und ihren Komplexen in Isolation, sondern sogar ihre Beobachtung innerhalb der natürlichen zellulären Umgebung. Auf diese Weise werden fundamental neue Einblicke in den Nanokosmos der Zelle möglich. Drei Forscher, die diese Technologie maßgeblich entwickelt haben, wurden kürzlich mit dem diesjährigen Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet.

Mit der Bewilligung wird der Schwerpunkt biomedizinische Hochleistungselektronen-mikroskopie im Bereich der Strukturbiologie und der Multiskalen Bildgebung von Molekülen in Gewebe, in Berlin ausgezeichnet und weiter gestärkt. Standorte der beiden neuen Geräte sind der Campus der Freien Universität in Berlin-Dahlem und der Campus Berlin Buch der Charité. Die Berliner Forschungslandschaft verfügt mit der neuen Ausstattung auch in Zukunft über eine Forschungsinfrastruktur auf international höchstem Niveau. Neben der detailgenauen Charakterisierung von molekularen Nanomaschinen werden Untersuchungen von Membrankompartimenten, von Zell-Zell-Kontakten wie neuronale Synapsen sowie von Pathogenen wie Viren und Bakterien Einsatzschwerpunkte der neuen Geräte in Berlin bilden.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Forschungszentrum für Elektronenmikroskopie der Freien Universität Berlin und an der Charité, unter anderem an den Instituten für Anatomie und dem Institut für medizinische Physik und Biophysik, verfügen über langjährige Expertise in der Elektronenmikroskopie sowie in den damit verbundenen Bildverarbeitungs- und 3D-Rekonstruktionstechniken. Bereits 2004 wurde in Berlin als einer der ersten Standorte in Deutschland im Rahmen des Ultra-Struktur-Netzwerks unter maßgeblicher Beteiligung der Charité ein seinerzeit höchstmodernes 300 kV Kryo-TEM in Betrieb genommen. 2016 wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft ein neues 200 kV Kryo-TEM zum Ausbau der Kryo-TEM-Forschungsinfrastruktur an der Freien Universität bewilligt. Die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft jetzt bewilligten Hochleistungs-Kryo-TEMs verfügen über eine Reihe von neuen technischen Aspekten, die die Charakterisierung kontrastarmer und strahlenempfindlicher Proben bei hoher Auflösung ermöglichen. Sie erweitern die instrumentellen Möglichkeiten für laufende Forschungsverbundprojekte, beispielsweise die der Sonderforschungsbereiche 740 „Organisation und Dynamik zellulärer Funktionseinheiten”, 765 „Multivalenz als chemisches Organisations- und Wirkprinzip“ und 958 „Einrüstung von Membranen“ sowie des Exzellenzclusters NeuroCure, und werden einen Eckpfeiler bei zukünftigen Verbundanträgen darstellen.