Konfokales Mikroskop mit FCS-Modul
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die wichtigste Anwendung des Mikroskops ist die Untersuchung der Prozesse während der Membranveränderung, die bei verschiedenen Formen des regulierten Zelltods auftreten, was der Schwerpunkt der Forschung der Arbeitsgruppe Garcia ist. Apoptose ist eine Form des programmierten Zelltods, die durch die Proteine der Bcl-2-Familie, wie Bid, Bax und Bcl-xL, reguliert wird. Diese kontrollieren die Permeabilisierung der Mitochondrien, der „Zeitpunkt ohne Rückkehr“ in der Entscheidung zum Zelltod. Die AG Garcia hat verschiedene Membranmodellsysteme zur Untersuchung dieses Prozesses erfolgreich kombiniert. Die konfokale Bildgebung war der Schlüssel zur Visualisierung des Prozesses der Membranpermeabilisierung sowie der durch Bcl-2-Proteine vermittelten Formveränderung in künstlichen Modellmembranen, wie den Riesenliposomen und den gestützten Lipiddoppelschichten, die durch Lichtmikroskopie direkt sichtbar gemacht werden können. Dies ist ein sehr leistungsfähiges System, das auch die gleichzeitige Analyse der Wechselwirkungen zwischen Bcl-2-Proteinen in Lösung und in Membranen ermöglicht, die wir mit dem Fluoreszenz- Korrelationsmodul des Mikroskops gemessen haben. Diese Experimente wurden auf Live-Cell- Imaging erweitert. So ist es möglich in apoptotischen Zellen, die fluoreszierende Mitochondrien und / oder Bcl-2-Proteine enthalten, die molekularen Mechanismen und die Kinetik des Prozesses im zellulären Kontext zu verstehen. Darüber hinaus ist das Mikroskop der Schlüssel zur Einführung eines neuen Forschungsprojektes in der Arbeitsgruppe, welches die Mechanismen der Plasmamembran-Permeabilisierung bei der regulierten Nekrose, die als Nekroptose bezeichnet wird, untersucht. Durch die Kombination von Live-Cell-Imaging mit einer Reihe von Biosensoren konnten wir zelluläre Formveränderungen, Kalzium-Regulierung und Plasmamembran-Brüche mit dem Fortschreiten der Nekroptose korrelieren. Schließlich wurde das Mikroskop auch verwendet, um andere Proteine zu untersuchen, die eine Wirkung auf die Membranstruktur und Dynamik haben, wie das mitochondriale Protein Drp1, ein Herpesvirusprotein oder Poren bildende Toxine.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Bax monomers form dimer units in the membrane that further self-assemble into multiple oligomeric species. Nat Commun
Subburaj Y, Cosentino K, Axmann M, Pedrueza-Villalmanzo E, Hermann E, Bleicken S, Spatz J, García-Sáez AJ
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms9042) - Determinants of BH3 Sequence Specificity for the Disruption of Bcl-xL/cBid Complexes in Membranes. ACS Chem Biol
Das KK, Shalaby R, García-Sáez AJ
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acschembio.6b01084) - Dynamin-related protein 1 (Drp1) promotes structural intermediates of membrane division. J Biol Chem
Ugarte-Uribe B, Müller HM, Otsuki M, Nickel W, García-Sáez AJ
(Siehe online unter https://doi.org/10.1074/jbc.M114.575779) - The membrane activity of BOK involves formation of large, stable toroidal pores and is promoted by cBID. FEBS J
Fernández-Marrero Y, Bleicken S, Das KK, Bachmann D, Kaufmann T, Garcia- Saez AJ
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/febs.14008) - Toxicity of an αpore-forming toxin depends on the assembly mechanism on the target membrane as revealed by single molecule imaging. J Biol Chem
Subburaj Y, Ros U, Hermann E, Tong R, García-Sáez AJ
(Siehe online unter https://doi.org/10.1074/jbc.M114.600676) - Structural model of active Bax at the membrane. Mol Cell
Bleicken S, Jeschke G, Stegmueller C, Salvador-Gallego R, García-Sáez AJ, Bordignon E
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.molcel.2014.09.022) - Bax assembly into rings and arcs in apoptotic mitochondria is linked to membrane pores. EMBO J
Salvador-Gallego R, Mund M, Cosentino K, Schneider J, Unsay J, Schraermeyer U, Engelhardt J, Ries J, García-Sáez AJ
(Siehe online unter https://doi.org/10.15252/embj.201593384) - cBid, Bax and Bcl-xL exhibit opposite membrane remodeling activities. Cell Death Dis
Bleicken S, Hofhaus G, Ugarte-Uribe B, Schröder R, García-Sáez AJ
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/cddis.2016.34) - Necroptosis Execution Is Mediated by Plasma Membrane Nanopores Independent of Calcium. Cell Rep
Ros U, Peña-Blanco A, Hänggi K, Kunzendorf U, Krautwald S, Wong WW, García-Sáez AJ
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.celrep.2017.03.024)
