Spinning disk confocal microscope

• Subject Area: Basic Research in Biology and Medicine
• Term: Funded in 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 235603553

• Final Report Year: 2017

Final Report Abstract

Die Untersuchung von lebenden und fixierten Zellen unter dem Fluoreszenzmikroskop stellt eine unverzichtbare Methode dar, um biochemisch gewonnene Informationen über Proteine und zelluläre Signalflüsse zu komplementieren. Auch zur initialen Charakterisierung unbekannter oder wenig erforschter Proteine ist die Kenntnis ihrer Lokalisation essentiell und oft die Basis für weitere Untersuchungen. Zudem gibt die Mikroskopie Aufschluss über zelluläre Zusammenhänge und sich in räumlicher Nähe befindlicher Prozesse. Das hier beantragte und geförderte konfokale Laser Scanning Mikroskop leistete in den vergangenen Jahren wichtige Beiträge zur näheren Aufklärung zellulärer Signalwege. Im Zentrum der Arbeiten standen Fragestellungen zur Qualitätskontrolle von Proteinen durch Ubiquitin- und Autophagie-vermittelte Netzwerke. Durch die Verfügbarkeit und intensive Nutzung des Gerätes wurden neue, elementare Beiträge zum molekularen Verständnis dieser Prozesse geleistet. So wurden beispielsweise neue Komponenten des vesikulären Transports beschrieben und Regulationsmechanismen der Autophagie, eines zellulären Recyclingweges, entschlüsselt. In diesem Zusammenhang seien exemplarisch die erstmalige Charakterisierung eines Faktors der selektiven Autophagie des endoplasmatischen Retikulums genannt sowie die detaillierte Visualisierung unterschiedener Schritte des vesikulären Transports (anterograd, retrograd, lysosomal-endosomal). Ein weiterer Schwerpunkt lag in der Analyse Ubiquitin-vermittelter Prozesse. Besonders hervorzuheben sind gewonnene Erkenntnisse zu Veränderungen innerhalb einer Zelle als Reaktion auf eine bakterielle Infektion. Diese Forschungen werden über den Berichtszeitraum fortgesetzt und gehen mit einer intensiven Nutzung des Mikroskops einher. Darüber hinaus wurde das Ubiquitin-ähnliche Protein SUMO und dessen zelluläre Funktion untersucht, es wurden Signalkaskaden, die von extrazelluläre Wachstumssignalen in die Zelle ausgelöst werden, analysiert sowie entwicklungsbiologisch relevante Fragestellungen zur Expression von Markergenen in der embryonalen Hirnentwicklung betrachtet. Zusammenfassend wurden mit dem Gerät neue Beiträge zum Verständnis von Signalwegen innerhalb der Zelle ermöglicht. Diese Resultate sind auch für das molekulare Verständnis von Tumorerkrankungen, neurodegenerativen Erkrankungen von weitreichender Bedeutung. Das konfokale Laser Scanning Mikroskop ist Teil der Mikroskopie-Plattform am Institut für Biochemie II und wird hierdurch, wie bereits bei der Antragstellung dargestellt, wechselseitig und komplementär zu dem parallel bewilligten konfokalen Spinning Disc Mikroskops genutzt.

Publications

• mTOR Signaling Regulates Nucleolar Targeting of the SUMO-Specific Isopeptidase SENP3. Mol Cell Biol. 2014 Dec 15;34(24):4474- 84
  Raman N, Nayak A, Muller S
  
• PLEKHM1 Regulates Salmonella-Containing Vacuole Biogenesis and Infection. Cell Host Microbe. 2015 Jan 14;17(1):58-71
  McEwan DG, Richter B, Claudi B, Wigge C, Wild P, Farhan H, McGourty K, Coxon FP, Franz-Wachtel M, Perdu B, Akutsu M, Habermann A, Kirchof A, Helfrich MH, Odgren PR, Van Hul W, Frangakis AS, Rajalingam K, Macek B, Holden DW, Bumann D, Dikic I
  
• TBC1D5 and the AP2 complex regulate ATG9 trafficking and initiation of autophagy. EMBO Rep. 2014, 15(4):392-401
  Popovic D, Dikic I
  
• PLEKHM1 regulates autophagosome-lysosome fusion through HOPS complex and LC3/GABARAP proteins. Mol Cell. 2015 Jan 8;57(1):39-54
  McEwan DG, Popovic D, Gubas A, Terawaki S, Suzuki H, Stadel D, Coxon FP, Miranda de Stegmann D, Bhogaraju S, Maddi K, Kirchof A, Gatti E, Helfrich MH, Wakatsuki S, Behrends C, Pierre P, Dikic I
  
• Regulation of endoplasmic reticulum turnover by selective autophagy. Nature. 2015 Jun 18;522(7556):354-8
  Khaminets A, Heinrich T, Mari M, Grumati P, Huebner AK, Akutsu M, Liebmann L, Stolz A, Nietzsche S, Koch N, Mauthe M, Katona I, Qualmann B, Weis J, Reggiori F, Kurth I, Hübner CA, Dikic I
  
• TECPR2 Cooperates with LC3C to Regulate COPII- Dependent ER Export. Mol Cell. 2015 Oct 1;60(1):89-104
  Stadel D, Millarte V, Tillmann KD, Huber J, Tamin-Yecheskel BC, Akutsu M, Demishtein A, Ben-Zeev B, Anikster Y, Perez F, Dötsch V, Elazar Z, Rogov V, Farhan H, Behrends C
  
• The F-BAR Protein NOSTRIN Dictates the Localization of the Muscarinic M3 Receptor and Regulates Cardiovascular Function. Circ Res. 2015 Aug 14;117(5):460-9
  Kovacevic I, Müller M, Kojonazarov B, Ehrke A, Randriamboavonjy V, Kohlstedt K, Hindemith T, Schermuly RT, Fleming I, Hoffmeister M, Oess S
  
• Phosphorylation of OPTN by TBK1 enhances its binding to Ub chains and promotes selective autophagy of damaged mitochondria. PNAS. 2016 Apr 12;113(15):4039-44
  Richter B, Sliter DA, Herhaus L, Stolz A, Wang C, Beli P, Zaffagnini G, Wild P, Martens S, Wagner SA, Youle RJ, Dikic I
  
• Fluorescence-based ATG8 sensors monitor localization and function of LC3/GABARAP proteins. EMBO J. 2017 Feb 15;36(4):549-564
  Stolz A, Putyrski M, Kutle I, Huber J, Wang C, Major V, Sidhu SS, Youle RJ, Rogov VV, Dötsch V, Ernst A, Dikic I
  
• Linear ubiquitination of cytosolic Salmonella Typhimurium activates NF-κB and restricts bacterial proliferation. Nat Microbiol. 2017 May 8;2:17066
  van Wijk SJL, Fricke F, Herhaus L, Gupta J, Hötte K, Pampaloni F, Grumati P, Kaulich M, Sou YS, Komatsu M, Greten FR, Fulda S, Heilemann M, Dikic I