Die „Einzelmolekülspektroskopie“ soll Labor-Routine werden

Von Stefan Zeeh

„Das Interdisziplinäre macht den Reiz des Exzellenzclusters aus“, beschreibt Dr. Dirk-Peter Herten, Nachwuchsgruppenleiter im Cluster „Zelluläre Netzwerke“ der Exzellenzinitiative an der Heidelberger Universität, die Vorteile der Forschungsarbeit in dem aus 74 Arbeitsgruppen bestehenden Cluster. Dabei ist die Forschung des Chemikers Herten im Bereich der „Einzelmolekülspektroskopie“ selbst schon interdisziplinär.

Um einzelne Moleküle zu beobachten, müssen nicht nur die erforderlichen Mikroskopiereinrichtungen wie Laser oder Mikroskopiertisch sowie die besonders empfindlichen Detektoren, die in der Lage sind, einzelne Photonen zu detektieren, in Eigenarbeit aufgebaut und justiert werden. Auch die zu beobachtenden Systeme, also die Moleküle, wollen erst einmal entsprechend präpariert sein.

"Hier entwickeln wir so genannte molekulare Sonden, das sind Fluoreszenzfarbstoffe, die sich an ganz bestimmte Moleküle anheften", erläutert Dirk-Peter Herten. Der besondere Trick dabei ist, dass die Fluoreszenzfarbstoffe erst dann zu leuchten beginnen, wenn sie sich an das gesuchte Molekül gebunden haben. Zu alldem muss die Software zur Datenakquisition und Datenanalyse selbst erstellt werden.

Gerade im Bereich der Software bringt der 40-jährige Herten wichtige Erfahrungen aus seinem Berufsleben mit. So war er nicht nur nach seiner Promotion im Jahr 2000 an der Universität Heidelberg für zwei Jahre in der Industrie als Produktmanager im Mikroskopiebereich beschäftigt sondern auch bereits vor dem Studium als Softwareentwickler. Ende 2002 kehrte er schließlich als Post-Doktorand an das Physikalisch-Chemische Institut zurück und begann dort in der Forschungsgruppe von Prof. Jürgen Wolfrum seine Habilitationsarbeit im Bereich der "Einzelmolekülspektroskopie".

Seit Mai 2007 ist Dirk-Peter Herten nun als Nachwuchsgruppenleiter am Exzellenzcluster "Zelluläre Netzwerke" tätig. Ein großer Vorteil war es, dass er seine bisherige Arbeitsgruppe mitbringen konnte und jetzt mit Mitteln des Exzellenzclusters weiter ausbauen darf.

"Mit der Einzelmolekülspektroskopie können die individuellen Eigenschaften von Molekülen untersucht werden", beschreibt der Chemiker die Vorteile dieser Methode. Mit den bisherigen Analyseverfahren war es nämlich nur möglich, eine Art Mittelwert aus der Gesamtheit einer Molekül-Population zu bestimmen. Gerade die individuellen Eigenschaften eines Moleküls sind aber von größtem Interesse, lassen sich damit doch erst die Variationsmöglichkeiten eines bestimmten Moleküls erkennen.

"So können wir feststellen, ob innerhalb einer Molekül-Population Unterschiede bestehen, oder ob beispielsweise ein Molekül zwischen zwei Zuständen hin und her springt", erklärt Dirk-Peter Herten. Der Zustand eines Moleküls kann beispielsweise die Geschwindigkeit von Reaktionen innerhalb einer Zelle entscheidend beeinflussen.

Bisher sind die Techniken der "Einzelmolekülspektroskopie" noch experimentell und längst keine Routine. Deshalb sieht Herten eine der Aufgaben seiner zukünftigen Arbeit im Exzellenzcluster darin, die Methoden der "Einzelmolekülspektroskopie" in Richtung Labor-Routine voranzutreiben.

Kontakt:

Dr. Dirk-Peter Herten
Single-Molecule Spectroscopy
CellNetworks/BIOQUANT Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 267, 69120 Heidelberg
Tel. 06221/5451220
E-Mail: dirk.herten@bioquant.uni-heidelberg.de