Konfokales Laser Scanning Mikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Einsatz des Konfokalen Laserscanningmikroskopes (CLSM) in den Projekten von Prof. Dieter Jahn: Im Rahmen des CDiff Forschungsverbundes, gefördert durch das Land Niedersachsen, wurde der Eisenstoffwechsel und seine Regulation im pathogenen Bakterium Clostridioides difficile untersucht. Eisen beeinflusst die Bildung von Flagellen und Pili, was durch CLSM und TEM Aufnahmen dokumentiert wurde. Im Rahmen des SPP1617 - Phänotypische Heterogenität und Soziobiologie - wurden green fluorescent protein (GFP) produzierende Bacillus subtilis Zellen mittels CLSM auf ihre Kulturheterogenität während der Proteinproduktion untersucht. Es wurden deutliche Hinweise auf phänotypische Heterogenität in Abhängigkeit des benutzten Expressionsvektors beobachtet. Ebenso wurde im SPP1617 die phänotypische Heterogenität von Bacillus megaterium während der GFP Produktion mittels eines high-copy Plasmides über life cell imaging im Detail dokumentiert. Danach wurden die Befunde mittels CLSM im Detail quantifiziert. Die gewonnenen Daten waren die Basis für eine mathematische Modellierung des Prozesses. Einsatz des CLSM in den Projekten von PD Dr. Simone Bergmann: Im Rahmen von Zellkulturinfektionsanalysen wurde das CLSM zur Detektion und Visualisierung der Funktion des Von Willebrand Faktors (VWF) in der Pneumokokkenadhärenz an humane Endothel- und Epithelzellen genutzt. Die konfokalmikroskopische Darstellung erfolgte anhand von fixierten Proben nach Zellkulturinfektion und wurde zur Überprüfung zellmorphologischer Veränderungen und zur Quantifizierung der bakteriellen Adhärenz und Internalisierung eingesetzt. Hierzu wurden verschiedene Infektionszeiten, diverse Pneumokokken-Serotypen und unterschiedliche humane Endothel- und Epithelzelltypen (primäre HUVEC, A549) eingesetzt und serielle, differenzielle Immunfluoreszenzfärbungen vorgenommen. Ergänzend zur statischen Infektionsanalyse wurde das CLSM auch zur Echtzeit-Visualisierung der Interaktion zwischen lebenden Pneumokokken und primären Endothelzellen unter Verwendung eines Mikrofluidik-Systems verwendet. Dieses Mikrofluidiksystem ermöglicht eine Simulation der Blutflusseinwirkung auf das Gefäßendothel und wurde für diese Studien im Rahmen eines DFG-Projektes finanziert. Die Visualisierung der Infektionsvorgänge unter Scherstressbedingungen im Fluss erfolgte am CLSM unter Einsatz der Temperaturkammer nach Kultur von Endothelzellen auf spezielle Objektträger und Zugabe von fluoreszierenden Pneumokokken. Darüber hinaus wurde das CLSM auch zur Anfertigung von Fluoreszenzabbildungen und Echtzeit-Videosequenzen genutzt, die nach Etablierung eines in vivo-Infektionsmodells mit Pneumokokken im Zebrafisch möglich wurden. Diese Visualisierungen trugen maßgeblich zum Verständnis der VWF-vermittelten Infektionsabläufe und deren pathophysiologische Konsequenzen für die Vaskulatur bei.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2018) Iron regulation in Clostridioides difficile, Front. Microbiol., 9:3183
Berges, M. , Michel, A.-M., Lassek, C., , Nuss, A. M., Beckstette, M., Dersch, P., Riedel, K., Sievers, S., Becher, D., Otto, A. , Maaß, S., Rohde, M., Eckweiler, D., Borrero-de Acuna, J. M., Jahn, M. J., Neumann-Schaal, M. & Jahn, D.
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(2019) Evolutionary model for the unequal segregation of high copy plasmids PLOS Comp. Biol., 15:e1006724
Münch, K., Münch, R., Biedendieck, R., Jahn, D. & Müller, J.
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Von Willebrand factor mediates pneumococcal aggregation and adhesion in blood flow, (2019) Frontiers in Microbiology
Jagau, H.; Behrens, I.K.; Lahme, K.; Lorz, G.; Köster, R.W.; Schneppenheim, R.; Obser, T.; Brehm, M.A.; König, G.; Kohler, T.P.; Rohde, M.; Frank, R.; Tegge, W.; Fulde, M.; Hammerschmidt, S.; Steinert, M.; and Bergmann, S.
