Das Gerät ist weltweit eines der leistungsstärksten seiner Art und wird unter der Leitung von Prof. Dr. Christos Gatsogiannis künftig von rund 20 Arbeitsgruppen sowie Forschungsverbünden aus den Disziplinen Medizin, Biologie und Chemie genutzt. Es soll dazu beitragen, dass die Universität Münster auch international ihre führende Rolle in der multiskaligen Bildgebung beibehält und ausbaut.
Das Hochleistungs-Kryoelektronenmikroskop (Kryo-EM) kann kleinste Bestandteile von Zellen abbilden – bis hin zu einzelnen Atomen – und somit helfen, die Prozesse im Inneren der Zellen zu verstehen. Mit seiner Hilfe wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zudem die Strukturen von Proteinen sichtbar machen und dadurch Rückschlüsse auf ihre Funktionsweise ziehen oder auch herausfinden, wie die Proteine in lebenden Zellen Krankheiten hervorrufen.
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und das Land Nordrhein-Westfalen hatten im Rahmen des Förderprogramms „Forschungsgroßgeräte“ insgesamt 7,5 Millionen Euro für die Ausstattung zur Verfügung gestellt. Neben dem Hochleistungs-Kryo-EM gehören zwei weitere Geräte dazu: ein automatisiertes Screening-Elektronenmikroskop, das eine optimale Vorauswahl der Proben ermöglicht, und ein Kryo-fokussiertes-Ionenstrahl-/Rasterelektronenmikroskop, das zur Präparation der Proben benötigt wird.
Voraussetzung für die Anschaffung des Kryo-EM war die besondere bauliche Ausstattung des SoN. Unter anderem ist der Gebäudeteil im Erdgeschoss, in dem das Gerät steht, von einem Erdhügel bedeckt. Dadurch ist das Kryo-EM-Labor von äußeren Schwingungen isoliert. Zudem ist der Boden des Labors fast perfekt schwingungsgedämpft, schließlich ist der Raum gegen störende Magnetfelder abgeschirmt.
Der Biologe Christos Gatsogiannis leitet die Arbeitsgruppe „Kryo-EM komplexer Nanosysteme“ der Medizinischen Fakultät an der Universität Münster. Die Gruppe ist im SoN untergebracht.
Hintergrundinformationen zur Kryoelektronenmikroskopie
Die Kryo-EM ist eine Variante der Transmissionselektronenmikroskopie. Dabei werden mikroskopische Objekte mithilfe von Elektronenstrahlen bei kryogenen, also extrem niedrigen Temperaturen abgebildet. Durch ein spezielles Verfahren werden die Proben so schnell auf minus 196 Grad Celsius abgekühlt, dass sie nahezu unversehrt erhalten bleiben. Die Wissenschaftler Jacques Dubochet, Joachim Frank und Richard Henderson erhielten im Jahr 2017 den Chemie-Nobelpreis für die Entwicklung dieser Methode. 2020 gelang es einem Forscherteam erstmals, einzelne Atome in einer Proteinstruktur mittels Kryo-EM zu beobachten. Durch diese Technik ist es möglich, nachzuvollziehen, wie Proteine in lebenden Zellen funktionieren oder Krankheiten hervorrufen.
Foto: SoN-Gründungsdirektor Prof. Dr. Helmut Zacharias (l.) und Prof. Dr. Christos Gatsogiannis © WWU - Christina Hoppenbrock