Tomographiefähiges Transmissionselektronenmikroskop mit Peripheriegeräten zur Probenpräparation
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das zentrale Labor für Elektronenmikroskopie unterstützt die Arbeitsgruppen der Biowissenschaften an der Universität Bayreuth bei Forschungsprojekten, die elektronenmikroskopische Techniken benötigen. Daneben führt das Labor eigene unabhängige Forschungsprojekte durch und kooperiert mit externen Arbeitsgruppen im In- und Ausland. Die Forschungsschwerpunkte liegen auf der ultrastrukturellen Analyse von Organellen und Cilien in eukaryontischen Zellen. Intraflagellarer Transport und Ciliogenese: Der Intraflagellare Transport (IFT) ist für Aufbau und Aufrechterhaltung von Cilien essentiell. Beim IFT handelt es sich um eine bidirektionale Bewegung von großen Proteinkomplexen entlang der äußeren Mikrotubilidupletts des Axonemas direkt unterhalb der Geißelmembran (IFT trains). Durch die elektronentomographische Analyse von IFT-trains in situ konnten wir zeigen, dass zwei ultrastrukturell unterschiedliche Typen von IFT-trains existieren. Dabei konnten wir erstmals die Ultrastruktur der IFT-Partikel, der Grundbausteine der IFT-trains, hochaufgelöst darstellen. In einer weiteren Arbeit konnten wir nachweisen, dass auch centrosomal lokalisierte Proteine eine wichtige Rolle bei der Ciliogenese spielen. Centriolare Centrosomen: Centriolare Centrosomen sind die zentralen mikrotubuliorganisierenden Stukturen in vielen eukaryotischen Zellen, an deren Aufbau hunderte von verschiedenen Proteinen beteiligt sind. Durch eine Kombination von RNA-Interferenz mit Elektronentomographie und der spezifischen Markierung von centrosomalen Proteinen konnten wir für eine Reihe von neu identifizierten Proteinen eine centrosomale Lokalisierung nachweisen. Ziel ist es, eine molekulare Karte des Centrosoms zu erstellen, die Zusammenhänge zwischen Proteinzusammensetzung, Struktur und Funktion aufzeigt. Mitochondriale Ultrastruktur: Mitochondrien sind essentielle Organellen eukaryontischer Zellen, die neben ihrer zentralen Aufgabe im Energiestoffwechsel eine Reihe weiterer wichtiger Funktionen ausüben, wie z.B. Biogenese von Fe/S Clustern, verschiedene Stoffwechselwege und Koordinierung der Apoptose. Die Funktion der Mitochondrien hängt eng mit ihrer Ultrastruktur und Dynamik zusammen. Wir konnten sowohl in kultivierten Säugerzellen als auch im Modellorganismus Saccharomyces cerevisiae über die elektronenmikroskopische Analyse verschiedener Mutanten für eine Reihe neuer Komponenten nachweisen, dass sie bei der Bildung und Aufrechterhaltung der mitochondrialen Ultrastruktur beteiligt sind und mit Prozessen wie Lipidtransfer, Cristae- Biogenese und Membranfusion in Zusammenhang stehen. Darüber hinaus konnten wir über Immuno-Elektronenmikroskopie erstmals ein Myosin-Motorprotein auf Hefemitochondrien nachweisen und damit einen wichtigen Beitrag zur Beantwortung einer alten Frage nach den Vererbungsmechanismen von Mitochondrien leisten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2009) Electron-tomographic analysis of intraflagellar transport particle trains in situ. J. Cell Biol. 187:135-148
Pigino G., Geimer S., Lanzavecchia S., Paccagnini E., Cantele F., Diener D.R., Rosenbaum J.L., & Lupetti P.
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(2009) Regulation of OPA1 processing and mitochondrial fusion by m-AAA protease isoenzymes and OMA1. J. Cell Biol. 187:1023-1036
Ehses S., Raschke I., Mancuso G., Bernacchia A., Geimer S., Tondera D., Martinou J.-C., Westermann B., Rugarli E.I., Langer T.
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(2009) The genetic interactome of prohibitins: Coordinated control of cardiolipin and phosphatidylethanolamine by conserved regulators in mitochondria. J. Cell Biol. 184:583-596
Osman, C., Haag, M., Potting, C., Rodenfels, J., Dip, P.V., Wieland, F.T., Brügger, B., Westermann, B., Langer, T.
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(2010) Chlamydomonas IFT70/CrDYF-1 is a core component of IFT particle complex B and is required for flagellar assembly. Mol. Biol. Cell 21:2696-2706
Fan Z.-C., Behal R.H., Geimer S., Wang Z., Williamson S.M., Zhang H., Cole D.G., Qin H.
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(2010) Phosphoenolpyruvate provision to plastids is essential for gametophyte and sporophyte development and controls seed oil content in Arabidopsis thaliana. Plant Cell 22:2594-2617
Prabhakar V., Löttgert T., Geimer S., Dörmann P., Marin K., Vijayakumar V., Staehr P., Bell K., Flügge U.-I., Häusler R.E.
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(2011) EB1 and EB3 promote cilia biogenesis by several centrosome-dependent mechanisms. J. Cell Sci. 124:2539-2551
Schrøder J.M., Larsen J., Komarova Y., Akhmanova A., Thorsteinsson R.I., Grigoriev I., Manguso R., Christensen S.T., Pedersen S.F., Geimer S., Pedersen L.B.
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(2011) Sequential assembly of flagellar radial spokes. Cell Motil. Cytoskeleton 68:389-400
Diener D.R., Yang P., Geimer S., Cole D.G., Sale W.S., Rosenbaum, J.L.
