Masterarbeit Impulstransport von Biopolymer
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Prof. Dr. Alexander Rohrbach Lab for Bio- and Nano- Photonics University of Freiburg Georges Köhler-Allee 102 ,79110 Freiburg Universität Freiburg Kontakt Prof. Dr. Alexander Rohrbach ([email protected]) Dr. Matthias Koch ([email protected]) Masterarbeit Impulstransport von Biopolymer-Filamenten in optisch gefangenen Ankerpunkten Bio-Polymere und Filamente spielen eine essentielle Rolle in den meisten Vorgängen einzelner Zellen, wie Fortbewegung, Zellteilung oder Immunabwehr. Die Eigenschaften dieser Prozesse wurden bisher hauptsächlich unter biologischen Aspekten untersucht. In den letzten Jahren zeigt sich zunehmend jedoch die Bedeutung der physikalischen Filament-Eigenschaften, von nano-optischen Untersuchungsmethoden und der theoretischen Beschreibungen dieser Prozesse sowie der zugrunde liegenden Komponenten. D z ∆ by by ∆ x y R ½ϕ0 ½ϕ0 ϕ0 R ϕ0 Bead Biotin Neutravidin α β Tubulin Wie in Abbildung 1 gezeigt nutzen wir optische Fallen (roter und blauer Abbildung 1: Skizze des Experiments. Zwei optische Fallen (roter und Lichtfokus) um einzelne Beads (1µm blauer Fokus) halten 1µm große Latexkugeln (Beads) als Kraft-Aktor und Latexkugeln) stabil zu fangen und Sensor für Biofilamente, welche als System aus gekoppelten, molekularen biochemisch einzelne Polymer-Filamente Federn und Dämpfern beschrieben werden können. zwischen den Beads zu spannen. Nanometer genaue, interferometrische Positionsbestimmung der Beads erlaubt es, Rückschlüsse auf die frequenzabhängigen, mechanischen Eigenschaften der Filamente zu machen, welche hier zwischen den Beads gespannt sind. Wie in Abbildung 1 dargestellt, kann man sich diese als ein dreidimensionales Gitter aus Proteinen, bzw. aus gekoppelten, molekular gedämpften Federn vorstellen. Das Fernziel ist es, komplexe Netzwerke mit definierter Topologie aufzubauen, zu analysieren und nach Möglichkeit Gesetzmäßigkeiten für komplexe Schaltungen auf Basis des Verhaltens von z.B. rechteckigen oder dreieckigen Elementarzellen (siehe Abbildung 2) abzuleiten. z y x Abbildung 2: Schemazeichnung eines dreieckigen Netzwerks aus Biofilamenten gehalten von optischen Fallen mit Fluoreszenzbild. Das Projekt soll sowohl experimentelles Arbeiten, Computersimulationen als auch theoretische Beschreibungen umfassen. Die individuellen Neigungen und Fähigkeiten des/r Berwerbers/in können hierbei jedoch gerne berücksichtigt werden. Vorrausgesetzt werden eine hohes Maß an Motivation, eigenständiges Arbeiten wie auch Arbeiten im Team. Ein zeitweise paralleler HiWi- Vertrag ist möglich.
