Konfokales Laser-Scanning-Mikroskop mit Multiphotonenlaser
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Gerät wurde bisher in verschiedenen Projekten eingesetzt, welche primär die Differenzierung von Stammzellen in Regenerationsprozessen und in der frühen Embryonalentwicklung zum Ziel haben. Als Modellsystem wurden Hydra und Nematostella (Cnidaria) sowie Medaka und der Zebrafisch (Vertebraten) und Drosophila (Insekten) eingesetzt. Dazu kamen verschiedene Zellkulturen aus Säugerzellen. Um in diesen Untersuchungen zu quantitativen Daten zu kommen, wurden in großem Umfang transgene Linien eingesetzt, mit deren Hilfe es möglich ist, die in vivo Änderungen des Zellschicksals über die Zeit zu beobachten. Von besonderem Interesse sind Ansätze zur Photoaktivation von Reporter-Konstrukten sowie Experimente zur Ablation von markierten Einzelzellen. Mit solchen Ansätzen gelang es z.B. einzelne Zellen zu ablatieren und in der Folge das Verhalten der Nachbarzellen zeitaufgelöst zu analysieren. In anderen ebenfalls noch laufenden Experimenten untersuchen wir den Zusammenhang zwischen zellulärer Polarität und Zellteilung sowie den morphogenetischen Prozessen, die in Epithelien zum Symmetriebruch und Aufbau eines Organisationszentrums führen. In einer zweiten Linie von Forschungsprojekten haben wir uns mit Musterbildungsprozessen an einzelnen Zellen auf subzellulärer Ebene beschäftigt. Dies ist ein bisher nur wenig verstandener Aspekt der Zell- und Entwicklungsbiologie. Hier versuchen wir zu verstehen wie komplexe Strukturen, wie z.B. die durch ihre spektakulären biophysikalischen Eigenschaften bekannten Nematozysten gebildet werden. Diese Organellen entstehen in einem spezialisierten neuronalen Zelltyp, den Nematocyten. In einem Post-Golgi das eine Mischung von ca. 400 Proteinen besitzt, wird in einem Prozess der Selbstassemblierung die Nematocyste gebildet. Mit Hilfe spezifischer Fusionsproteine, die mit EGFP-, FRP- und anderen Fluoreszenzfarbstoffen markiert sind, bearbeiten wir hier die Dynamik der Selbstassemblierung. Für diese Studien ist die Multiphotonenmikroskopie ein ideales Werkzeug, da wir nur so in der Tiefe des Gewebes und unter in vivo Bedingungen das Zellverhalten adäquat analysieren können, d.h. bei großer räumlicher Auflösung, gewebeschonend und über längere Zeiträume.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Evolution of complex struc-Evolution of complex structures: minicollagens shape the cnidarian nematocyst. Trends Genet. 2008 Sep;24(9):431-8
David CN, Ozbek S, Adamczyk P, Meier S, Pauly B, Chapman J, Hwang JS, Gojobori T, Holstein TW
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Minicollagen-15, a novel minicollagen isolated from Hydra, forms tubule structures in nematocysts. J Mol Biol. 2008 Feb 29;376(4):1008-20
Adamczyk P, Meier S, Gross T, Hobmayer B, Grzesiek S, Bächinger HP, Holstein TW, Özbek S
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Cnidocyst structure and the biomechanics of discharge. Toxicon. 2009 Dec 15;54(8):1038-45
Özbek S, Balasubramanian PG, Holstein TW
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Multiple Wnts are involved in Hydra organizer formation and regeneration. Dev Biol. 2009 Jun 1;330(1):186-99
Lengfeld T, Watanabe H, Simakov O, Lindgens D, Gee L, Law L, Schmidt HA, Özbek S, Bode H, Holstein TW
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Wnt/beta-catenin and noncanonical Wnt signaling interact in tissue evagination in the simple eumetazoan Hydra. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Mar 17;106(11):4290-5.
Philipp I, Aufschnaiter R, Ozbek S, Pontasch S, Jenewein M, Watanabe H, Rentzsch F, Holstein TW, Hobmayer B
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A non-sulfated chondroitin stabilizes membrane tubulation in cnidarian organelles. J Biol Chem. 2010 Aug 13;285(33):25613-23
Adamczyk P, Zenkert C, Balasubramanian PG, Yamada S, Murakoshi S, Sugahara K, Hwang JS, Gojobori T, Holstein TW, Özbek S
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Nematogalectin, a nematocyst protein with GlyXY and galectin domains, demonstrates nematocyte-specific alternative splicing in Hydra. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Oct 26;107(43):18539-44
Hwang JS, Takaku Y, Momose T, Adamczyk P, Özbek S, Ikeo K, Khalturin K, Hemmrich G, Bosch TC, Holstein TW, David CN, Gojobori T
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The dynamic genome of Hydra. Nature. 2010 Mar 25;464(7288):592-6
Chapman JA, Kirkness EF, Simakov O, Hampson SE, Mitros T, Weinmaier T, Rattei T, Balasubramanian PG, Borman J, Busam D, Disbennett K, Pfannkoch C, Sumin N, Sutton GG, Viswanathan LD, Walenz B, Goodstein DM, Hellsten U, Kawashima T, Prochnik SE, Putnam NH, Shu S, Blumberg B, Dana CE, Gee L, Kibler DF, Law L, Lindgens D, Martinez DE, Peng J, Wigge PA, Bertulat B, Guder C, Nakamura Y, Ozbek S, Watanabe H, Khalturin K, Hemmrich G, Franke A, Augustin R, Fraune S, Hayakawa E, Hayakawa S, Hirose M, Hwang JS, Ikeo K, Nishimiya-Fujisawa C, Ogura A, Takahashi T, Steinmetz PR, Zhang X, Aufschnaiter R, Eder MK, Gorny AK, Salvenmoser W, Heimberg AM, Wheeler BM, Peterson KJ, Böttger A, Tischler P, Wolf A, Gojobori T, Remington KA, Strausberg RL, Venter JC, Technau U, Hobmayer B, Bosch TC, Holstein TW, Fujisawa T, Bode HR, David CN, Rokhsar DS
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Three homologous subunits form a high affinity peptide-gated ion channel in Hydra. J Biol Chem. 2010 Apr
Dürrnagel S, Kuhn A, Tsiairis CD, Williamson M, Kalbacher H, Grimmelikhuijzen CJ, Holstein TW, Gründer S
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Autoregulatory and repressive inputs localize Hydra Wnt3 to the head organizer. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 May 31;108(22):9137-42
Nakamura Y, Tsiairis CD, Özbek S, Holstein TW
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Evolution of glycosaminoglycans: Comparative biochemical study. Commun Integr Biol. 2011 Mar;4(2):150-8
Yamada S, Sugahara K, Özbek S
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In vivo imaging of basement membrane movement: ECM patterning shapes Hydra polyps. J Cell Sci. 2011 Dec 1;124(Pt 23):4027-38
Aufschnaiter R, Zamir EA, Little CD, Ozbek S, Münder S, David CN, Li L, Sarras MP Jr, Zhang X
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Morphological and molecular analysis of the Nematostella vectensis cnidom. PLoS One. 2011;6(7):e22725. Epub 2011 Jul 28
Zenkert C, Takahashi T, Diesner MO, Özbek S
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Neurotoxin localization to ectodermal gland cells uncovers an alternative mechanism of venom delivery in sea anemones. Proc Biol Sci. 2011 Nov
Moran Y, Genikhovich G, Gordon D, Wienkoop S, Zenkert C, Ozbek S, Technau U, Gurevitz M
