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Ultrakalte Mikroskope für den Campus

24.01.2020 / Ab Mitte 2020 stehen auf dem Campus Buch zwei neue Kryo-Elektronenmikroskope (Kryo-EM) für die Wissenschaft zur Verfügung. Das Gebäude ist fast fertig, die ersten Kisten mit den Geräten wurden im Dezember geliefert. Bis es wirklich losgehen kann, gibt es noch einiges zu tun.

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© Felix Petermann, MDC

Wer mikroskopisch kleine Strukturen wie Proteine auf Nanometerebene sichtbar machen will, braucht zum einen Elektronenstrahlen, um sie zu vergrößern. Zum anderen muss es sehr kalt sein. Mit Kryo-EM lassen sich Proteine bei Temperaturen unter -150°C untersuchen, um ihre dreidimensionale Strukturen mit einer Trennschärfe von 0.2 Nanometern darzustellen. Dabei behalten Proteine nahezu ihre ursprüngliche Form. Das ist wichtig, um ihre Funktionalität analysieren zu können.

Zwei Kryo-EM der Charité – Universitätsmedizin Berlin wurden bereits Mitte Dezember auf dem Campus Buch in großen Kisten angeliefert – bis der Aufbau im Februar beginnt, lagern sie in dem eigens für das Kryo-EM errichteten Gebäude des Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC). „Wir bauen ein kleines Haus für ein sehr großes Mikroskop“, sagt Ralf Streckwall, Leiter des Technical Facility Managements Errichten auf einem Baustellenfest im November. Das Forschungsgebäude wird im Frühling 2020 fertig sein. Etwa 2,75 Millionen Euro kostet alleine der Neubau. Das größte Mikroskop ist fast vier Meter hoch und hat einen Wert von fünf Millionen Euro. Die 50% Co-Finanzierung für die Geräteausstattung hat die Charité bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingeworben. 

Proteine in ihrer zellulären Umgebung
Wahrscheinlich ab Mitte des Jahres können Berliner Forschende die hochmoderne Technik für ihre Projekte nutzen. „Wir wollen in der Strukturbiologie sehr eng mit der Charité und anderen akademischen Partnern in Berlin zusammenarbeiten“, sagt Dr. Jutta Steinkötter, Leiterin für Wissenschaftliche Infrastruktur am MDC. „Bis dahin ist allerdings noch einiges zu tun. Wir freuen uns, dass wir Dr. Christoph Diebolder für die Leitung der Core Facility für Kryo-Elektronenmikroskopie gewinnen konnten. Herr Diebolder wird ab dem 1. Februar 2020 seine Tätigkeit aufnehmen.“ sagt Dr. Claudia Flügel, Referentin für Forschungsinfrastruktur an der Charité. 

Viele MDC-Wissenschaftler*innen freuen sich auf den Start. Der Strukturbiologe Professor Oliver Daumke zum Beispiel untersucht Proteine, die innerhalb der Zelle wichtige Funktionen ausführen, indem sie zelluläre Membranen unter Energieverbrauch verformen. Deren dreidimensionale Struktur könnte Daumke zwar auch mit der Kristallografie abbilden. Diese Methode erzeuge jedoch das Bild eines isolierten Proteins. „Das Besondere an der Kryo-Elektronenmikroskopie ist, dass wir damit die Proteine in ihrer zellulären Umgebung anschauen können“, erklärt Daumke. Die neue Technik auf dem Campus Buch sei gleichzeitig für ambitionierte junge Nachwuchsforscher*innen attraktiv, die ein eigenes Forschungsthema entwickeln wollen. Zur Zeit findet am MDC ein Auswahlprozess für eine solche Nachwuchsgruppe statt. 

Jede Vibration stört
Für die Kryo-EM einen geeigneten Standort in Berlin zu finden, war gar nicht so einfach. Problematisch seien elektromagnetische Felder und Erschütterungen im Boden, sagt Projektleiter Karsten Hönig vom MDC: „Selbst der Campus-Bus erzeugt beispielsweise beim Vorbeifahren Vibrationen, die die Funktion der Mikroskope beeinträchtigen. Der Boden des Gebäudes besteht deshalb aus einer einzigen, 1,25 m dicken Betonplatte, die wie ein großes schweres Schiff auf dem Wasser die Schwingungen der Bodenwellen ausgleicht.“ 

Der Neubau für die Mikroskope ist gerade nur eine von mehreren Baustellen auf dem Campus. In unmittelbarer Nähe entsteht auf über 2700 Quadratmetern das Optical Imaging Center (OIC) des MDC. Dieses neue Gebäude soll ab 2022 Forschung, Anwendung und Innovation in der Mikroskopie, (Bio-)physik und Life Sciences miteinander verbinden und ebenfalls internen und externen Forschenden, Gastwissenschaftler*innen am MDC und Partnern aus der Industrie zur Verfügung stehen.

https://www.mdc-berlin.de/de/news/news/ultrakalte-mikroskope-fuer-den-campus

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