Hochauflösungsfluoreszenzmikroskop Plattform

• Subject Area: Basic Research in Biology and Medicine
• Term: Funded in 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 204504610

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Die konfokale und hochauflösende Mikroskopie findet am IMB in verschiedenen Projekten ihren Einsatz. Exemplarisch werden hier drei Projekte kurz beschrieben. Anhand von Kolokalisationsstudien wurde die Interaktion von einem striatalen Calcium-bindenden Proteins (NECAB2, Neuronal Ca2+-binding protein) mit anderen neuronalen Rezeptoren sowie typischen Markerproteinen für die Post- und Präsynapse (z.B. Synaptobrevin, PSD-95) untersucht und deren Verteilung bestimmt. Praktisch wurden dazu Immunfluoreszenzfärbungen an striatalen primären Mausneuronen durchgeführt und die Proben mittels konfokaler und zweifarbiger STED Mikroskopie abgebildet. Die STED Aufnahmen zeigen mit einer Auflösung von 70 nm, dass z.B. PSD-95 unter den gegebenen Bedingungen nur eine geringe Kolokalisation mit NECAB2 aufweist. In einem weiteren Kooperationsprojekt wurde die Lokalisation eines bisher unbeschriebenen Proteins in "Tryphanosoma brucei", dem Erreger der afrikanischen Schlafkrankheit, mittels hochauflösender STED Mikroskopie untersucht. Eine Arbeitsgruppe befasst sich auf molekularbiologischer Ebene mit der Frage, wie Parasiten sich an die extrem unterschiedliche Umgebung in verschiedenen Wirtsorganismen (Säugetier/Insekt) anpassen. Um mehr über diesen Adaptionsprozess zu lernen, verglich er das Proteom von "Thryphanosomen" in zwei verschiedenen Lebenszyklen mittels einer SILAC-basierten (Stable Isotope Labeling of Amino acids In Cell Culture) massenspektrometrischen Methode. Ein mit dieser Methode isoliertes Protein, "p24", ist in der Blutstromform von "Tryphanosoma bucei" hochreguliert. Mittels Immunfärbung und hochauflösender STED Mikroskopie konnte die Lokalisation von p24 mit einer Auflösung von 70 nm auf dem Flagellum der Blutstromform von Tryphanosoma nachgewiesen werden. Eine weitere Arbeitsgruppe befasst sich auf molekular- und zellbiologischer Ebene mit der Myelinisierung neuronaler Axone durch Oligodendrozyten im Zentralen Nervensystem. Die Synthese und der Transport der zur Myelinisierung notwendigen großen Mengen an Myelinproteinen erfordert komplexe Regulationsmechanismen die weitgehend unverstanden sind. Das zweit häufigste Myelinprotein MBP (Myelin Basic Protein) dient der Kompaktierung der Zellmembranen und wird aufgrund seiner basischen Eigenschaften nicht als Protein, sondern als mRNA innerhalb des Oligodendrozyten transportiert. Mittels Fluoreszenzfärbung und konfokaler Mikroskopie wurde die Myelinisierung von neuronalen Axonen durch Oligodentrozyten an kortikale organotypische Schnittkulturen aus dem Mäusehirn untersucht.

Publications

• A Novel In Vitro Model to Study Pericytes in the Neurovascular Unit of the Developing Cortex. PLoS One. Nov, Vol 8, Issue 11, (2013)
  Christoph M. Zehendner, Hannah E. Wedler, Heiko J. Luhmann
  
• Developmental switch in neurovascular coupling in the immature rodent barrel cortex. PLoS One. 8 (2013)
  C.M. Zehendner, S. Tsohataridis, H.J. Luhmann, J.W. Yang
  
• Moderate hypoxia followed by reoxygenation results in blood-brain barrier breakdown via oxidative stress-dependent tight-junction protein disruption, PLoS One. 8 (2013)
  C.M. Zehendner, L. Librizzi, J. Hedrich, N.M. Bauer, E.A. Angamo, M. De Curtis, et al.
  
• Sox4 Is a Master Regulator of Epithelial- Mesenchymal Transition by Controlling Ezh2 Expression and Epigenetic Reprogramming, Cancer Cell. 23 (2013)
  N. Tiwari, V. Tiwari, L. Waldmeier, P. Balwierz, P. Arnold, M. Pachkov, et al.
  
• Click modification of multifunctional liposomes bearing hyperbranched polyether chains. Biomacromolecules. 15 (2014) 2440–2448
  T. Fritz, M. Hirsch, F.C. Richter, S.S. Müller, A.M. Hofmann, K.A.K. Rusitzka, et al.
  
• Induction of cholesterol biosynthesis by archazolid B in {T24} bladder cancer cells, Biochem. Pharmacol. 91 (2014) 18–30
  R. Hamm, Y.-R. Chen, E.-J. Seo, M. Zeino, C.-F. Wu, R. Müller, et al.
  
• PID-1 is a novel factor that operates during 21U-RNA biogenesis in Caenorhabditis elegans. Genes Dev. 28 (2014) 683– 688
  B.F.M. de Albuquerque, M.J. Luteijn, R.J. Cordeiro Rodrigues, P. van Bergeijk, S. Waaijers, L.J.T. Kaaij, R.F. Ketting, et al.
  
• Selective Uptake of Cylindrical Poly(2- Oxazoline) Brush-AntiDEC205 Antibody-OVA Antigen Conjugates into DEC-Positive Dendritic Cells and Subsequent T-Cell Activation. Chem. – A Eur. J. 20 (2014)
  J. Bühler, S. Gietzen, A. Reuter, C. Kappel, K. Fischer, S. Decker, et al.
  
• The exon junction complex controls transposable element activity by ensuring faithful splicing of the piwi transcript. Genes Dev. 28 (2014) 1786–1799
  C.D. Malone, C. Mestdagh, J. Akhtar, N. Kreim, P. Deinhard, R. Sachidanandam, et al.
  
• The lipoprotein receptor LRP1 modulates sphingosine-1-phosphate signaling and is essential for vascular development. Development. (2014) 141(23):4513-25
  Nakajima C, Haffner P, Goerke SM, Zurhove K, Adelmann G, Frotscher M, Herz J, Bock HH, May P
  
• Up-regulation of cholesterol associated genes as novel resistance mechanism in glioblastoma cells in response to archazolid B, Toxicol. Appl. Pharmacol. 281 (2014) 78–86
  R. Hamm, M. Zeino, S. Frewert, T. Efferth
  
• A Polyphenylene Dendrimer Drug Transporter with Precisely Positioned Amphiphilic Surface Patches. Adv. Healthc. Mater. 4 (2015) 377–384
  R. Stangenberg, Y. Wu, J. Hedrich, D. Kurzbach, D. Wehner, G. Weidinger, et al.
  
• Live cell imaging of duplex siRNA intracellular trafficking. Nucleic Acids Res. (2015)
  M. Hirsch, M. Helm
  
• Piwi Proteins and piRNAs in Mammalian Oocytes and Early Embryos. Cell Rep. 10 (2015) 2069– 2082
  E.F. Roovers, D. Rosenkranz, M. Mahdipour, C.-T. Han, N. He, S.M.C. de Sousa Lopes, et al.