Laserscanning-Mikroskop für Live Cell Imaging
Final Report Abstract
Das konfokale Laser-Scan-Mikroskop stellt einen zentralen Bestandteil der Z3-Serviceplattform "Microscopy" des SFB 877 „Proteolysis as a regulatory/signaling event in pathophysiology“ dar. Innerhalb dieser Plattform ist das cLS-Mikroskop, dass mit Abstand am häufig genutzte Gerät. Der detaillierte Einblick in die Regulation, Funktion und (sub)zelluläre Verteilung von Proteasen, ihrer assoziierter Kofaktoren und möglichen Substrate ist ein Schwerpunkt der an diesem Mikroskop ausgeführten Arbeiten. Diese Studien haben zu diversen, auch hochrangigen Publikationen geführt. Auch im derzeit in Planung befindlichem Fortsetzungsantrag werden die mikroskopischen Analysen mit Hilfe des Laser-Scan-Mikroskops fortgesetzt. Fast alle der SFB877 Projekte haben von der Expertise und der Anschaffung des modernen mikroskopischen Equipment (Olympus-Mikroskop FV1000), welche eine genaue subzelluläre Lokalisation von Proteinen in isolierten Zellen und Geweben ermöglicht, profitiert. Wir haben um die mikroskopische Nutzung des angeschafften LS-Mikroskopes eine Infrastruktur aufgebaut, die es - auch etwas unerfahrener Nutzern - ermöglicht, schnell und eigenständig hochqualitative Bilder zu erzeugen. Wir konnten in den letzten Jahren drei gut besuchte Fortbildungsveranstaltungen für Teilnehmer aus dem SFB (Doktoranden und PIs) organisieren und das "Know-how" zur Fluoreszenzmikroskopie kontinuierlich erweitern. Im Rahmen der mikroskopischen Einheit konnten wir mit Hilfe einer gut eingearbeiteten technischen Hilfskraft und erfahrenen Wissenschaftlern aus der Abteilung Biochemie Mitglieder des SFB-Konsortiums beraten und bei mikroskopischen Fragestellungen helfen. Bei den durchgeführten Untersuchungen standen die konfokalen Kolokalisationsstudien, FRAP, FRET-Techniken und einige „Lebendzellanalysen“ im Vordergrund. Diese Analysen halfen uns den intrazellulären Transport von Proteinen, Proteolysevorgänge und Bewegungsvorgänge ganzer Zellen zu verfolgen und publikationsreif zu dokumentieren. Das Mikroskop war ebenfalls von hervorragender Bedeutung für die Kieler Aktivitäten innerhalb des Graduiertenkollegs DFG-1459 "Sorting and Interaktion between Proteins of subcellular compartments" und des Schwerpunktprogrammes DFG-SPP1580 "Intrazellular Compartments as Places of Pathogen-Host Interaktion". Bei beiden geförderten Vorhaben steht die mikroskopische Analytik subzellulärer Kompartimente (Golgi, Endo- und Lysosomen und Phagosomen) im Zentrum des Interesses. Innerhalb des FPVII-EU Projektes ALPHA-MAN (Clinical Development of Enzyme Replacement Therapy in Alpha-Mannosidosis patients using recombiant enzyme) wurde das cLSM für Untersuchungen zur Aufnahme des Enzyms in Mauszellen verwendet. In der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Rose- John wurden DFG Projekte mit mikroskopischen Untersuchung am cLSM zur Bedeutung von Zytokinen, ADAM-Metalloproteasen und viralen Zytokinen im Rahmen des SFB654, SFB841 und SFB877 gefördert. In den Arbeitsgruppen von Profs Rosenstiel und Schreiber wurden innerhalb des Exzellenzklusters "Inflammation at Interfaces" u.a. NOD-like Rezeptoren untersucht. Auch die Untersuchung von autophagozytotischen Wegen für die immunologische Barrierefunktion des Darmes waren ein Schwerpunkt, insbesondere der durchgeführten mikroskopischen Arbeiten. Die Arbeitsgruppe um Prof. K. Reiss beschäftigt sich neben der SFB877 geförderten Analyse der Regulation der Metalloproteinase ADAM17 auch mit der epigenetischen Regulation von ADAM10 und ADAM17 in entzündlichen Erkrankungen (DFG- GRK 1743). Auch bei teilen dieser Projekte war as angeschaffte LSM von Bedeutung. Im Projekt von Prof. Kabelitz war eine hochauflösende mikroskopische Analytik gefragt, um die intrazelluläre Lokalisation von Toll-like Rezeptoren untersuchen zu können. In der Arbeitsgruppe von Prof. Leippe (mathematisch-naturwissenschaftliche Fakultät) ging es um Struktur-Funktionsstudien von Effektorproteinen von Invertebraten und Protozoon, insbesondere um antimikrobielle Peptide sowie porenbildende Toxine. Zusammenfassend, kann festgehalten werden, dass die Anschaffung des konfokalen Lasermikroskopes die Infrastruktur zur mikroskopischen Analytik in Kiel signifikant verbessern konnte und auch in den folgenden Jahren eine intensive Nutzung abzusehen ist. Die Publikation der erhaltenen Daten und die Stärkung lokaler Forschungsprojekte und Schwerpunkte wird auch weiterhin durch die Nutzung des Mikoskopes erleichtert.
Publications
- (2010) Critical role of the disintegrin metalloprotease ADAM17 for intestinal inflammation and regeneration in mice. J. Exp. Med. 207, 1617-1624
Chalaris A, Adam N, Sina C, Rosenstiel P, Lehmann- Koch J, Schirmacher P, Hartmann D, Cichy J, Gavrilova O, Schreiber S, Jostock T, Matthews V, Hasler R, Becker C, Neurath MF, Reiss K, Saftig P, Scheller J, Rose-John S
- (2010) The disintegrin/metalloproteinase ADAM10 is essential for the establishment of the brain cortex. J Neurosci 30, 4833-4844
Jorissen E, Prox J, Bernreuther C, Weber S, Schwanbeck R, Serneels L, Snellinx A, Craessaerts K, Thathiah A, Tesseur I, Bartsch U, Weskamp G, Blobel CP, Glatzel M, De Strooper B, Saftig P
- (2010) The disintegrin/metalloproteinase ADAM10 is essential for the establishment of the brain cortex. J Neurosci 30, 4833844
Jorissen E, Prox J, Bernreuther C, Weber S, Schwanbeck R, Serneels L, Snellinx A, Craessaerts K, Thathiah A, Tesseur I, Bartsch U, Weskamp G, Blobel CP, Glatzel M, De Strooper B, Saftig P
- (2011) Caspase-8 and caspase-7 sequentially mediate proteolytic activation of acid sphingomyelinase in TNF-R1 receptosomes. The EMBO journal 30, 379-394
Edelmann B, Bertsch U, Tchikov V, Winoto-Morbach S, Perrotta C, Jakob M, Adam-Klages S, Kabelitz D, Schutze S
- (2011) Signal-peptide-peptidaselike 2a (SPPL2a) is targeted to lysosomes/late endosomes by a tyrosine motif in its C-terminal tail. FEBS letters 585, 2951-2957
Behnke J, Schneppenheim J, Koch-Nolte F, Haag F, Saftig P, Schroder B
- (2011) The disintegrin/metalloproteinase Adam10 is essential for epidermal integrity and Notch-mediated signaling. Development 138,495-505
Weber S, Niessen MT, Prox J, Lullmann-Rauch R, Schmitz A, Schwanbeck R, Blobel CP, Jorissen E, de Strooper B, Niessen CM, Saftig P
- (2012) Notch- RBP-J signaling regulates the transcription factor IRF8 to promote inflammatory macrophage polarization. Nat Immunol 13, 642-650
Xu H, Zhu J, Smith S, Foldi J, Zhao B, Chung AY, Outtz H, Kitajewski J, Shi C, Weber S, Saftig P , Li Y, Ozato K, Blobel CP, Ivashkiv LB, Hu X
- (2013) Autophagy receptor CALCOCO2/NDP52 takes center stage in Crohn disease. Autophagy 9, 1256-1257
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- (2013) Extracellular cathepsin K exerts antimicrobial activity and is protective against chronic intestinal inflammation in mice. Gut 62, 520-530
Sina C, Lipinski S, Gavrilova O, Aden K, Rehman A, Till A, Rittger A, Podschun R, Meyer-Hoffert U, Haesler R, Midtling E, Putsep K, McGuckin MA, Schreiber S, Saftig P, Rosenstiel P
- (2013) Postnatal Disruption of the Disintegrin/ Metalloproteinase ADAM10 in Brain Causes Epileptic Seizures, Learning Deficits, Altered Spine Morphology, and Defective Synaptic Functions. J Neurosci 33, 12915-12928
Prox J, Bernreuther C, Altmeppen H, Grendel J, Glatzel M, D'Hooge R, Stroobants S, Ahmed T, Balschun D, Willem M, Lammich S, Isbrandt D, Schweizer M, Horre K, De Strooper B, Saftig P
- (2013) Structure of LIMP-2 provides functional insights with implications for SR-BI and CD36. Nature, 504, 172-176
Neculai D, Schwake M, Ravichandran M, Zunke F, Collins R, Peters J, Neculai M, Plumb J, Loppnau P, Pizarro JC, Seitova A, Trimble WS, Saftig P, Grinstein S, Dhe-Paganon S
- (2013) The intramembrane protease SPPL2A is critical for tooth enamel formation. Journal of bone and mineral research 28, 1622-1630
Bronckers AL, Gueneli N, Lullmann-Rauch R, Schneppenheim J, Moraru AP, Himmerkus N, Bervoets TJ, Fluhrer R, Everts V, Saftig P, Schroder B
- (2013) The intramembrane protease SPPL2a promotes B cell development and controls endosomal traffic by cleavage of the invariant chain. J. Exp. Med.210, 41-58
Schneppenheim J, Dressel R, Huttl S, Lullmann-Rauch R, Engelke M, Dittmann K, Wienands J, Eskelinen EL, Hermans-Borgmeyer I, Fluhrer R, Saftig P, Schroder B
- (2013) The Tetraspanin CD63 Is Required for Efficient IgE- Mediated Mast Cell Degranulation and Anaphylaxis. J Immunol 191, 2871-2878
Kraft S, Jouvin MH, Kulkarni N, Kissing S, Morgan ES, Dvorak AM, Schroder B, Saftig P, Kinet JP
