@phdthesis{Beliu2020,
  author    = {Beliu, Gerti},
  title     = {Bioorthogonale Tetrazin-Farbstoffe f{\"u}r die Lebendzell-Markierung und hochaufgel{\"o}ste Fluoreszenzmikroskopie},
  doi       = {10.25972/OPUS-18962},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-189628},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Der genetische Code beschreibt die Ver- und Entschl{\"u}sselung der Erb-information f{\"u}r das universelle Prinzip der Proteinbiosynthese aus einzelnen Aminos{\"a}uren. Durch Erweiterung des genetischen Codes lassen sich unna-t{\"u}rliche Aminos{\"a}uren (uAA) mit einzigartigen biophysikalischen Eigenschaf-ten ortsspezifisch in Proteine einf{\"u}hren und erm{\"o}glichen die spezifische Ma-nipulation von Proteinen. Die Click-Reaktion zwischen der unnat{\"u}rlichen Aminos{\"a}ure TCO*-Lysin und Tetrazin besitzt eine außergew{\"o}hnliche Reaktionskinetik (≥800 M-1s-1) und erm{\"o}glicht eine spezifische und bioorthogonale Markierung von Bio- ¬molek{\"u}len unter physiologischen Bedingungen. Im Fokus dieser Arbeit stand zun{\"a}chst die Markierung von Membran- ¬rezeptoren durch Click-Chemie in lebenden Zellen sowie die Untersuchung der Wechselwirkung 22 bekannter und neuartiger Tetrazin-Farbstoff- Konjugate. Dar{\"u}ber hinaus wurde die Anwendbarkeit von bioorthogonalen Click-Reaktionen f{\"u}r die hochaufl{\"o}sende Fluoreszenzmikroskopie untersucht. Durch Erweiterung des genetischen Codes in Proteine aus der Klasse der ionotropen Glutamatrezeptoren (iGluR), TNF-Rezeptoren oder Mikrotubu-li-assoziierten Proteinen (MAP) wurde ortspezifisch die unnat{\"u}rliche Amino-s{\"a}ure TCO*-Lysin eingef{\"u}hrt und dadurch die Fluoreszenzmarkierung durch Tetrazin-Farbstoffe erm{\"o}glicht. Die direkte chemische Kopplung von TCO an Liganden wie Phalloidin und Docetaxel, welche spezifisch das Aktin-Zytoskelett bzw. Mikrotubuli-Filamente binden k{\"o}nnen, erm{\"o}glichte zudem die Click-F{\"a}rbungen von fixierten und lebenden Zellen ohne genetische Ver-{\"a}nderungen der Zielproteine. Des Weiteren wurden die spektroskopischen Eigenschaften von 22 Tetrazin-Farbstoffen, verteilt {\"u}ber den gesamten sichtbaren Wellenl{\"a}ngenbereich, untersucht. Ein charakteristisches Kennzeichen der Click-Reaktion mit Tet-razin-Farbstoffen ist dabei ihre Fluorogenit{\"a}t. Das Tetrazin fungiert nicht nur als reaktive Gruppe w{\"a}hrend der Click-Reaktion mit Alkenen, sondern f{\"u}hrt in vielen Tetrazin-Farbstoff-Konjugaten zur Fluoreszenzl{\"o}schung. W{\"a}hrend bei gr{\"u}n-absorbierenden Farbstoffe vor allem FRET-basierte L{\"o}schprozesse dominieren, konnte photoinduzierter Elektronentransfer (PET) vom angeregten Farbstoff zum Tetrazin als Hauptl{\"o}schmechanismus bei rot-absorbierenden Oxazin- und Rhodamin-Derivaten identifiziert werden. Die effiziente und spezifische Markierung aller untersuchten Tetrazin- Farbstoffe erm{\"o}glichte die Visualisierung von Aktin-Filamenten, Mikrotubuli und Membranrezeptoren sowohl durch konventionelle Fluoreszenzmikrosko-pie als auch durch hochaufl{\"o}sende Verfahren, wie z.B. dSTORM, auf Ein-zelmolek{\"u}lebene. Die unterschiedliche Zellpermeabilit{\"a}t von Tetrazin-Farbstoffen kann dabei vorteilhaft f{\"u}r die spezifische intra- und extrazellul{\"a}re Markierung von Proteinen in fixierten und lebenden Zellen genutzt werden.},
  subject      = {Hochaufgel{\"o}ste Fluoreszenzmikroskopie},
  language  = {de}
}