Superhochauflösendes Laserscanning-Mikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Durch das neue Laserscanning-Mikroskop und dessen superhochauflösenden Eigenschaften und die Zwei-Kanal-Fluoreszenzanregung für Doppelmarkierungen wurden folgende Erkenntnisse veröffentlicht: Das Protein Cryptochrom 1 konnte in der Retina von Zugvögeln genau lokalisiert werden. Cryptochrom Proteine der Netzhaut spielen wahrscheinlich eine maßgebliche Rolle bei der magnetfeldabhängigen Orientierung von Zugvögeln. Cryptochrom 1b ist im Zytosol lokalisiert, was gegen eine regulatorische Funktion in der zirkadianen Uhr und für eine Beteiligung am Radikal-Paar-Mechanismus der Magnetrezeption spricht. Cryptochrom 1a ist in den Außen- und Innensegmenten von spezifische Photorezeptoren lokalisiert. Mit Hilfe der hohen Auflösung konnte gezeigt werden, dass eine Störung der Balance vom Protein Tau Auswirkungen u.a. auf die Myelinisierung hat, welche u.a. an neurodegenerativen Erkrankungen wie z. B. Alzheimer beteiligt ist. Bei den molekularen Mechanismen der Regulation des Neuronen-spezifizischen Kotransporters KCC2 konnte aufgrund des hohen Auflösungsvermögens die Funktion unterschiedlicher posttranslationaler Modifikationen identifiziert werden. Untersuchungen zur Lokalisation von Connexin-Hemikanälen in homo- und heterozellulären Gap Junctions zeigen, dass es mindestens zwei unterschiedliche Mechanismen für die Ausbildung von Connexin-Hemikanälen gibt. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Axonterminalien von Horizontalzellen der Mausretina ebenfalls zwei unabhängige Formen von Gap-Junction-Netzwerken ausbilden, die wichtig für die Lichtadaption in der Retina sein könnten. Eine immunhistochemische Studie deutet darauf hin, dass keines der bekannten Gap Junction Proteine den Interaktionspartner zu Connexin36 in den Stäbchen der Mausretina bildet. Die Morphologie und Netzwerkbildung eines neuen Typs von GABAerger ON-OFF-Amakrinzelle wurden beschrieben. Mit Hilfe der hohen Auflösung des Mikroskops konnte erstmals gezeigt werden, dass A8- Amakrinzellen zu ON-Bipolarzellen gekoppelt sind und Eingänge auf große Ganglienzellen vermitteln. Die hohe räumliche Präzision half, markierte Proteine in synaptischen Bereichen der Retina der post- bzw. präsynaptischen Seite zu zuordnen und aufzuklären, mit welchen Ganglienzellen ein Typ von Wide-Field-Amakrinzelle verbunden ist. Zur Aufklärung des Beitrags von Horizontalzellen zur Signalverarbeitung in der Retina wurde ein neues Mausmodell beschrieben. Die Bildung von Proteinaggregaten (z.B. glial cytoplasmic inclusions) beim Austarieren des Autophagic Pathway in Oligodendrozyten konnte detaillierter untersucht und damit einen wichtigen Baustein zum Verständnis neurodegenerativer Erkrankungen liefern. Mit Hilfe von Doppelfärbungen konnte der Einfluss von oxidativem Stress und beeinträchtigter mitochondrialer Aktivität auf den Abbau von α-synnuclein in Oligodendrozyten untersucht werden. Das Gerät ist im Graduiertenkolleg „Molecular Basis of Sensory Biology“, sowie in mehreren Weiterbildungen (z.B. im Jahr 2014: Workshop Super-Resolution Microscopy und Symposium on Fluorescence) einer größeren Gruppe von Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftlern zugutegekommen und hat den Forschungsstandort Neurosensorik in Oldenburg nachhaltig gestärkt und gefördert. Aufnahmen der konfokalen Betriebseinheit wurden mehrfach prämiert: Vision Research (1. Platz): http://www.visionresearch.eu/index.php?id=959&no_cache=1&sword_list[]=competition; Scientific Volume Imaging (4. Platz): https://svi.nl/WinnersImageContest2015.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Cell-specific cre recombinase expression allows selective ablation of glutamate receptors from mouse horizontal cells. PLoS One. 2013 Dec 12;8(12):e83076
Ströh S, Sonntag S, Janssen-Bienhold U, Schultz K, Cimiotti K, Weiler R, Willecke K, Dedek K
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A novel regulatory locus of phosphorylation in the C terminus of the potassium chloride cotransporter KCC2 that interferes with N- ethylmaleimide or staurosporine-mediated activation. J Biol Chem. 2014 Jul 4;289(27):18668-79
Weber M, Hartmann AM, Beyer T, Ripperger A, Nothwang HG
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AII amacrine cells discriminate between heterocellular and homocellular locations when assembling connexin36-containing gap junctions. J Cell Sci. 2014Mar 15;127(Pt 6):1190-202
Meyer A, Hilgen G, Dorgau B, Sammler EM, Weiler R, Monyer H, Dedek K, Hormuzdi SG
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Morphological and physiological properties of enhanced green fluorescent protein (EGFP)-expressing wide-field amacrine cells in the ChAT-EGFP mouse line. Eur J Neurosci. 2014 Mar;39(5):800-10
Knop GC, Pottek M, Monyer H, Weiler R, Dedek K
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Connexin50 couples axon terminals of mouse horizontal cells by homotypic gap junctions. J Comp Neurol. 2015 Oct 1;523(14):2062-81
Dorgau B, Herrling R, Schultz K, Greb H, Segelken J, Ströh S, Bolte P, Weiler R, Dedek K, Janssen-Bienhold U
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Downregulation of the microtubule associated protein tau impairs process outgrowth and myelin basic protein mRNA transport in oligodendrocytes. Glia. 2015 Sep;63(9):1621-35
Seiberlich V, Bauer NG, Schwarz L, Ffrench-Constant C, Goldbaum O, Richter-Landsberg C
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Inhibition of UCH-L1 in oligodendroglial cells results in microtubule stabilization and prevents α-synuclein aggregate formation by activating the autophagic pathway: implications for multiple system atrophy. Front Cell Neurosci. 2015 May 5;9:163
Pukaß K, Richter-Landsberg C
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Mitochondrial impairment and oxidative stress compromise autophagosomal degradation of α-synuclein in oligodendroglial cells J Neurochem. 2015 Oct;135(1):194-205
Pukaß K, Goldbaum O, Richter-Landsberg C
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Morphology and connectivity of the small bistratified A8 amacrine cell in the mouse retina. J Comp Neurol. 2015 Jul 1;523(10):1529-47
Lee SC, Meyer A, Schubert T, Hüser L, Dedek K, Haverkamp S
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Localisation of the Putative Magnetoreceptive Protein Cryptochrome 1b in the Retinae of Migratory Birds and Homing Pigeons. PLoS One. 2016 Mar 8;11(3):e0147819
Bolte P, Bleibaum F, Einwich A, Günther A, Liedvogel M, Heyers D, Depping A, Wöhlbrand L, Rabus R, Janssen-Bienhold U, Mouritsen H
