Konfokales Laser Scanning Mikroskop mit Erweiterung für Hochauflösungsmikroskopie durch stimulierte Emissionsdepletion
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das konfokale Laserscanning Mikroskop mit einer Erweiterung für stimulierte Emissionsdepletion (STED) zur Verbesserung der Auflösung in x, y und z und einer Software-Erweiterung zur Verbesserung der Auflösung in Messungen mit verkleinerter Lochblende (< 1 Airy-Einheit) wird in sehr unterschiedlichen Projekten aus den Fachbereichen Chemie und Biologie, sowie Bio-Medizin eingesetzt. Es steht als Mikroskop System des Center for Advanced Imaging allen Forschergruppen an der HHU, aber auch externen Arbeitsgruppen zur Verfügung. Mit Hilfe der STED-Funktion zur Auflösungsverbesserung wurde z.B. die Zusammensetzung des Schleims des Samtwurmes Euperipatoides rowelli räumlich untersucht. Der Schleim, der aus mono-dispersen Lipid-Protein-Nano-Kügelchen besteht, hat die Eigenschaft unter mechanischem Zug bi-polymere Fasern auszubilden, die sich in Wasser wieder auflösen und unter erneutem Zug wieder bilden. Mit Hilfe der STED-Mikroskopie in Kombination mit Rasterkraft- und Raman-Mikroskopie konnte erstmals die Verteilung von Proteinen und Lipid in diesen Nanokügelchen gezeigt werden. Mit Hilfe der Methode zur Auflösungsverbesserung mit verkleinerter Lochblende in Kombination mit Dekonvolution wurde die Lokalisation von Proteinen der Amöbe Paulinella chromatophora untersucht. P. chromatophora besitzt sogenannte Chromatophoren mit endosymbiotischer Herkunft, deren Einfluss auf das Proteom der ursprünglichen Wirtszelle und deren Beeinflussung durch die Wirtszelle weitestgehend schlecht verstanden sind. Einer dieser Einflüsse ist der Import von Proteinen in das Chromatophor, der über Signalsequenzen reguliert wird und anhand von heterologer Expression eGFP-markierter Proteine in Nicothiana benthamiana Protoplasten analysiert wurde. Durch die verbesserte Auflösung konnte die genaue Lokalisation unterschiedlicher Proteinvarianten in den Chloroplasten dargestellt werden. Neben dem Einsatz in vielen Forschungsprojekten wird das Mikroskop System auch regelmäßig in Masterkursen und weiteren Lehrveranstaltungen der Fachbereiche Biologie und Biochemie, sowie in Methoden Kursen für Doktorandinnen und Doktoranden eingesetzt, um Studierende möglichst frühzeitig an fortgeschrittene Mikroskopie Methoden heranzuführen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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“Mechanoresponsive lipid-protein nanoglobules facilitate reversible fibre formation in velvet worm slime” Nature Communications Volume: 8 Article Number: 974
Alexander Baer, Stephan Schmidt, Sebastian Haensch, Michaela Eder, Georg Mayer & Matthew J. Harrington
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“The DnaJ-Like Zinc-Finger Protein HCF222 Is Required for Thylakoid Membrane Biogenesis in Plants” Plant Physiology Volume 174 pp. 1807–1824
Stephanie Hartings, Susanne Paradies, Bianca Karnuth, Sabrina Eisfeld, Jasmin Mehsing, Christian Wolff, Tatjana Levey, Peter Westhoff, Karin Meierhoff
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“The Synechocystis Manganese Exporter Mnx Is Essential for Manganese Homeostasis in Cyanobacteria” Plant Physiology Volume 173 pp. 1798–1810
Fabian Brandenburg, Hanan Schoffman, Samantha Kurz, Ute Krämer, Nir Keren, Andreas P.M. Weber, Marion Eisenhut
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„The ancestors of diatoms evolved a unique mitochondrial dehydrogenase to oxidize photorespiratory glycolate” Photosynthesis Research Volume 132 pp. 183-196
Jessica Schmitz, Nishtala V. Srikanth, Meike Hüdig, Gereon Poschmann, Martin J. Lercher & Veronica G. Maurino
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„Massive Protein Import into the Early- Evolutionary-Stage Photosynthetic Organelle of the Amoeba Paulinella chromatophora” Current Biology Volume: 28 pp. 2763-2773.e5
Anna Singer, Gereon Poschmann, Cornelia Mühlich, Cecilio Valadez-Cano, Sebastian Hänsch, Vanessa Hüren, Stefan A. Rensing, Kai Stühler and Eva C.M. Nowack
