Speziallabor Elektronen- und Laserscanmikroskopie

In den modernen Neurowissenschaften spielen Imaging-Verfahren auf verschiedenen Skalen eine zentrale Rolle bei der Aufklärung von Struktur-Funktionsbeziehungen. Gleichzeitig stellen hochauflösende Imaging-Verfahren selbst ein sich schnell entwickelndes Forschungsfeld für die Entwicklung neuer Technologien dar. Daher gehört die Bereitstellung von moderner Mikroskopie-Infrastruktur und Bildbearbeitungssoftware für die wissenschaftlichen Abteilungen und Forschungsgruppen des LIN, einschließlich Beratung, Training und Service zu den Kernaufgaben unseres Speziallabors ELMI. Unsere Infrastruktur umfasst unter anderem konfokale Laserscan-Mikroskope, Lightsheet-Mikroskope, STED, FLIM und ein Transmissions-Elektronenmikroskop.

Darüber hinaus führt das Speziallabor eigene Forschungsprojekte zur funktionellen Neuromorphologie durch. Außerdem entwickeln wir methodisch hochauflösende Imaging-Verfahren weiter.

Ausgehend von dem Leitgedanken, dass Imaging auf verschiedenen Skalen eine Brückenfunktion einnimmt und somit von zentraler Bedeutung ist, haben wir den Aufbau einer übergeordneten Core Facility CNI gemeinsam mit dem Speziallabor Nicht-invasive Bildgebung aktiv unterstützt. Durch das CNI sind Service, Training sowie Management professionalisiert und Wissenschaftler können unter einem Dach verschiedene Imaging-Techniken nutzen und kombinieren.

  • Leiter

    Leiter

    Werner Zuschratter leitet seit 1992 das Spezial Labor Elektronen- und Laserscanning Mikroskopie am LIN. Gleichzeitig ist er einer der Koordinatoren der CoreFacility NeuroImaging (CNI).

    Unsere Forschungsinteressen konzentrieren sich auf die Analyse von Struktur-Funktionsbeziehungen und der Dynamik biochemischer, molekularbiologischer und zellbiologischer Prozesse, insbesondere in Neuronen und ihren Synapsen. Darüber hinaus forschen wir an der Entwicklung neuer Technologien zur funktionellen Bildgebung. 

  • Mitglieder

    Mitglieder

    Leiter  
    Dr. Werner Zuschratter+49-391-6263-92441werner.zuschratter@lin-magdeburg.de
    Wissenschaftliche Mitarbeiter  
    Dr. Heide Faber-Zuschratter+49-391-6263-92391heidi.faber-zuschratter@lin-magdeburg.de
    Oliver Kobler+49-391-6263-93221oliver.kobler@lin-magdeburg.de
    Torsten Stöter (CNI)+49-391-6263-92171torsten.stoeter@lin-magdeburg.de
    André Weber+49-391-6263-92391andre.weber@lin-magdeburg.de
    Technische Mitarbeiterin  
    Sybille Tschorn+49-391-6263-93141sybille.tschorn@lin-magdeburg.de
    Gäste  
    Dr. Yuri Prokazov  
    Evgeny Turbin  

     

  • Projekte

    Projekte

    Die Mission unseres Speziallabores ist es, den Benutzern eine Sammlung modernster Licht- und Elektronenmikroskopie-Geräte und Zubehördienste anzubieten. Generell lassen sich unsere Aktivitäten  in drei Hauptteile unterteilen:

    • fortgeschrittene Fluoreszenzmikroskopie / Spektroskopie,
    • korrelierte Licht- und Transmissionselektronenmikroskopie
    • 3D-Bildverarbeitung und -analyse.


    Die Ausrüstung für das Lichtmikroskop umfasst Breitfeld-Fluoreszenz (WF) und konfokale Laserscanning-Mikroskope (CLSM) zur Abbildung lebender und fester Proben. Darüber hinaus bietet die Einrichtung Total-Internal-Reflection-Fluoreszenzmikroskopie (TIRF), Lightsheet-Mikroskopie (LS) und Instrumente für das Fluoreszenzlebensdauer-Imaging (FLIM) auf der Grundlage des zeitkorrelierten Einzelphotonenzählens (TCSPC), das direkt Proteinkomplexe und molekulare Wechselwirkungen über Fluoreszenz-Resonanz-Energietransfer (FRET) untersucht. Für die hochauflösende Fluoreszenzabbildung unterhalb der Beugungsgrenze von sichtbarem Licht verwenden wir zwei STED-Mikroskope, mit denen Kolokalisationen makromolekularer Komplexe in Neuronen und Synapsen untersucht werden können.

    Als einzigartige Technologie verfügen wir im Rahmen des vom BMBF finanzierten Verbundprojekts TCam4Life über ultraempfindliche, zeitaufgelöste Weitfelddetektoren für FLIM- und FRET-Messungen. Diese Kamerasysteme werden seit 2018 vom BMWI finanzierten Startup Photonscore GmbH unter dem Namen "LINCam" vertrieben.

  • Methoden

    Methoden

    • Konfokale Laserscanning-Mikroskopie
    • Elektronenmikroskopie
    • Fluoreszenzlebensdauer-Imaging-Mikroskopie und -Spektroskopie (FLIM)
    • Förster Resonance Energy Transfer (FRET)
    • Histochemie und Immunzytochemie
    • Lightsheet-Mikroskopie
    • Live Cell Imaging
    • Metabolic Imaging (NADH)
    • Metallinduzierter Energietransfer (MIET)
    • Zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung (TCSPC)
    • Total Internal Reflection-Fluoreszenzmikroskopie (TIRF)

     

  • Drittmittel

    Drittmittel

    2010-2021
    SFB 854: Molekulare Organisation der zellulären Kommunikation im Immunsystem
    TP Z01
    http://www.sfb854.de/

    2012-2019
    DFG Core Facility
    https://cni.lin-magdeburg.de

  • Publikationen

    Publikationen

    2019

    Leschik J, Eckenstaler R, Endres T, Munsch T, Edelmann E, Richter K, Kobler O, Fischer K-D, Zuschratter W, Brigadski T, Lutz B, Lessmann V. 2019. Prominent Postsynaptic and Dendritic Exocytosis of Endogenous BDNF Vesicles in BDNF-GFP Knock-in Mice. Molecular Neurobiology. https://doi.org/10.1007/s12035-019-1551-0

    Döring M, Blees H, Koller N, Tischer-Zimmermann S, Müsken M, Henrich F, Becker J, Grabski E, Wang J, Janssen H, Zuschratter W, Neefjes J, Klawonn F, Eiz-Vesper B, Tampé R, Kalinke U. 2019. Modulation of TAP-dependent antigen compartmentalization during human monocyte-to-DC differentiation. Blood advances. 3(6):839-850. https://doi.org/10.1182/bloodadvances.2018027268

     

    2018

    Bulitta B, Zuschratter W, Bernal I, Bruder D, Klawonn F, von Bergen M, Garritsen HSP, Jänsch L. 2018. Proteomic definition of human mucosal-associated invariant T cells determines their unique molecular effector phenotype. European Journal of Immunology. 48(8):1336-1349. https://doi.org/10.1002/eji.201747398

    Konugolu Venkata Sekar S, Mosca S, Tannert S, Valentini G, Martelli F, Binzoni T, Prokazov Y, Turbin E, Zuschratter W, Erdmann R, Pifferi A. 2018. Time domain diffuse Raman spectrometer based on a TCSPC camera for the depth analysis of diffusive media. Optics Letters. 43(9):2134-2137. https://doi.org/10.1364/OL.43.002134

    Saumweber T, Rohwedder A, Schleyer M, Eichler K, Chen Y-C, Aso Y, Cardona A, Eschbach C, Kobler O, Voigt A, Durairaja A, Mancini N, Zlatic M, Truman JW, Thum A, Gerber B. 2018. Functional architecture of reward learning in mushroom body extrinsic neurons of larval Drosophila. Nature Communications. 9(1). https://doi.org/10.1038/s41467-018-03130-1

    Mikhaylova M, Bär J, van Bommel B, Schätzle P, YuanXiang PA, Raman R, Hradsky J, Konietzny A, Loktionov EY, Reddy PP, Lopez-Rojas J, Spilker C, Kobler O, Raza SA, Stork O, Hoogenraad CC, Kreutz MR. 2018. Caldendrin Directly Couples Postsynaptic Calcium Signals to Actin Remodeling in Dendritic Spines. Neuron. 97(5):1110-1125.e14. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.01.046

    Sekar SKV, Mosca S, Valentini G, Zuschratter W, Erdmann R, Pifferi A. 2018. Compact time domain diffuse raman instrumentation based on a TCSPC camera for depth probing of diffusive media. In Optical Tomography and Spectroscopy, OTS 2018. OSA - The Optical Society. https://doi.org/10.1364/OTS.2018.OTu4D.2

     

    2017

    Zhao B, Meka DP, Scharrenberg R, König T, Schwanke B, Kobler O, Windhorst S, Kreutz MR, Mikhaylova M, Calderon De Anda F. 2017. Microtubules Modulate F-actin Dynamics during Neuronal Polarization. Scientific Reports. 7(1). Available from: 10.1038/s41598-017-09832-8

    Wagner M, Baer C, Zuschratter W, Riek-Burchardt M, Deffge C, Weinert S, Lee JC, Braun-Dullaeus RC, Herold J. 2017. Intravital Microscopy of Monocyte Homing and Tumor-Related Angiogenesis in a Murine Model of Peripheral Arterial Disease. Journal of Visualized Experiments. (126). Available from: 10.3791/56290

    Korthals M, Langnaese K, Smalla KH, Kähne T, Herrera-Molina R, Handschuh J, Lehmann AC, Mamula D, Naumann M, Seidenbecher C, Zuschratter W, Tedford K, Gundelfinger ED, Montag D, Fischer KD, Thomas U. 2017. A complex of Neuroplastin and Plasma Membrane Ca2+ ATPase controls T cell activation. Scientific Reports. 7(1). Available from: 10.1038/s41598-017-08519-4

    Herrera-Molina R, Mlinac-Jerkovic K, Ilic K, Stöber F, Vemula SK, Sandoval M, Milosevic NJ, Simic G, Smalla KH, Goldschmidt J, Bognar SK, Montag D. 2017. Neuroplastin deletion in glutamatergic neurons impairs selective brain functions and calcium regulation: Implication for cognitive deterioration. Scientific Reports. 7(1). Available from: 10.1038/s41598-017-07839-9

    Maldonado H, Calderon C, Burgos-Bravo F, Kobler O, Zuschratter W, Ramirez O, Härtel S, Schneider P, Quest AFG, Herrera-Molina R, Leyton L. 2017. Astrocyte-to-neuron communication through integrin-engaged Thy-1/CBP/Csk/Src complex triggers neurite retraction via the RhoA/ROCK pathway. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Cell Research. 1864(2):243-254. Available from: 10.1016/j.bbamcr.2016.11.006

    Philipsen L, Reddycherla AV, Hartig R, Gumz J, Kästle M, Kritikos A, Poltorak MP, Prokazov Y, Turbin E, Weber A, Zuschratter W, Schraven B, Simeoni L, Müller AJ. 2017. De novo phosphorylation and conformational opening of the tyrosine kinase Lck act in concert to initiate T cell receptor signaling. Science Signaling. 10(462). Available from: 10.1126/scisignal.aaf4736

    Bhattacharya S, Herrera-Molina R, Sabanov V, Ahmed T, Iscru E, Stöber F, Richter K, Fischer KD, Angenstein F, Goldschmidt J, Beesley PW, Balschun D, Smalla KH, Gundelfinger ED, Montag D. 2017. Genetically induced retrograde amnesia of associative memories after neuroplastin ablation. Biological Psychiatry. 81(2):124-135. Available from: 10.1016/j.biopsych.2016.03.2107

    Weber A, Prokazov Y, Zuschratter W, Hauser MJB. 2017. From synchronised to desynchronised glycolytic oscillations in individual yeast cells. In Complexity and Synergetics. Springer International Publishing. pp. 239-254. Available from: 10.1007/978-3-319-64334-2_19

    Klasvogt S, Zuschratter W, Schmidt A, Kröber A, Vorwerk S, Wolter R, Isermann B, Wimmers K, Rothkötter HJ, Nossol C. 2017. Air-liquid interface enhances oxidative phosphorylation in intestinal epithelial cell line IPEC-J2. Cell death discovery. 3:17001. Available from: 10.1038/cddiscovery.2017.1

    Junghans C, Vukojević V, Tavraz NN, Maksimov EG, Zuschratter W, Schmitt FJ, Friedrich T. 2017. Disruption of Ankyrin B and Caveolin-1 Interaction Sites Alters Na+,K+-ATPase Membrane Diffusion. Biophysical Journal. 113(10):2249-2260. Available from: 10.1016/j.bpj.2017.08.053

     

    2016

    Medunjanin S, Schleithoff L, Fiegehenn C, Weinert S, Zuschratter W, Braun-Dullaeus RC. 2016. GSK-3β controls NF-kappaB activity via IKKγ/NEMO. Scientific Reports. 6. Available from: 10.1038/srep38553

    Bär J, Kobler O, Van Bommel B, Mikhaylova M. 2016. Periodic F-actin structures shape the neck of dendritic spines. Scientific Reports. 6. Available from: 10.1038/srep37136

    Ferrando-May E, Hartmann H, Reymann J, Ansari N, Utz N, Fried HU, Kukat C, Peychl J, Liebig C, Terjung S, Laketa V, Sporbert A, Weidtkamp-Peters S, Schauss A, Zuschratter W, Avilov S. 2016. Advanced light microscopy core facilities: Balancing service, science and career. Microscopy Research and Technique. 79(6):463-479. Available from: 10.1002/jemt.22648

    Mikhaylova M, Bera S, Kobler O, Frischknecht R, Kreutz MR. 2016. A Dendritic Golgi Satellite between ERGIC and Retromer. Cell Reports. 14(2):189-199. Available from: 10.1016/j.celrep.2015.12.024

    Tran VL, Génot V, Audibert J-F, Prokazov Y, Turbin E, Zuschratter W, Kim H-J, Jung C, Park SY, Pansu RB. 2016. Nucleation and growth during a fluorogenic precipitation in a micro-flow mapped by fluorescence lifetime microscopy. New Journal of Chemistry. 40(5):4601-4605.

     

    2015

    Sokoll S, Prokazov Y, Hanses M, Biermann B, Tönnies K, Heine M. 2015. Fast three-dimensional single-particle tracking in natural brain tissue. Biophysical Journal. 109(7):1463-1471. Available from: 10.1016/j.bpj.2015.07.047

    Nossol C, Barta-Böszörményi A, Kahlert S, Zuschratter W, Faber-Zuschratter H, Reinhardt N, Ponsuksili S, Wimmers K, Diesing A, Rothkötter HJ. 2015. Comparing two intestinal porcine epithelial cell lines (IPECs): Morphological differentiation, function and metabolism. PLoS ONE. 10(7). Available from: 10.1371/journal.pone.0132323

    Erdmann I, Marter K, Kobler O, Niehues S, Abele J, Müller A, Bussmann J, Storkebaum E, Ziv T, Thomas U, Dieterich DC. 2015. Cell-selective labelling of proteomes in Drosophila melanogaster. Nature Communications. 6. Available from: 10.1038/ncomms8521

    Medunjanin S, Daniel JM, Weinert S, Dutzmann J, Burgbacher F, Brecht S, Bruemmer D, Kähne T, Naumann M, Sedding DG, Zuschratter W, Braun-Dullaeus RC. 2015. DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) permits vascular smooth muscle cell proliferation through phosphorylation of the orphan nuclear receptor NOR1. Cardiovascular Research. 106(3):488-497. Available from: 10.1093/cvr/cvv126

    Fidzinski P, Korotkova T, Heidenreich M, Maier N, Schuetze S, Kobler O, Zuschratter W, Schmitz D, Ponomarenko A, Jentsch TJ. 2015. KCNQ5 K+ channels control hippocampal synaptic inhibition and fast network oscillations. Nature Communications. 6. Available from: 10.1038/ncomms7254

     

    2014

    Prokazov Y, Turbin E, Weber A, Hartig R, Zuschratter W. 2014. Position sensitive detector for fluorescence lifetime imaging. Journal of Instrumentation. 9(12). Available from: 10.1088/1748-0221/9/12/C12015

    Beesley PW, Herrera-Molina R, Smalla KH, Seidenbecher C. 2014. The Neuroplastin adhesion molecules: key regulators of neuronal plasticity and synaptic function. Journal of Neurochemistry. 131(3):268-283. Available from: 10.1111/jnc.12816

    Koch N, Kobler O, Thomas U, Qualmann B, Kessels MM. 2014. Terminal axonal arborization and synaptic bouton formation critically rely on Abp1 and the Arp2/3 complex. PLoS ONE. 9(5). Available from: 10.1371/journal.pone.0097692

    Herrera Molina R, Sarto-Jackson I, Montenegro-Venegas C, Heine M, Smalla KH, Seidenbecher CI, Beesley PW, Gundelfinger ED, Montag D. 2014. Structure of excitatory synapses and GABA<inf>a</inf> receptor localization at inhibitory synapses are regulated by neuroplastin-65. Journal of Biological Chemistry. 289(13):8973-8988. Available from: 10.1074/jbc.M113.514992

    Mikhaylova M, Karpova A, Bär J, Bethge P, YuanXiang P, Chen Y, Zuschratter W, Behnisch T, Kreutz MR. 2014. Cellular distribution of the NMDA-receptor activated synapto-nuclear messenger Jacob in the rat brain. Brain Structure and Function. 219(3):843-860. Available from: 10.1007/s00429-013-0539-1

    Hartig R, Prokazov Y, Turbin E, Zuschratter W. 2014. Wide-Field fluorescence lifetime imaging with multi-anode detectors. In Fluorescence Spectroscopy and Microscopy: Methods and Protocols. Humana Press Inc. pp. 457-480. (Methods in Molecular Biology). Available from: 10.1007/978-1-62703-649-8_20

     

    2013

    Diesing AK, Nossol C, Faber-Zuschratter H, Zuschratter W, Renner L, Sokolova O, Naumann M, Rothkötter HJ. 2013. Rapid interaction of helicobacter pylori with microvilli of the polar human gastric epithelial cell line NCI-N87. Anatomical Record. 296(12):1800-1805. Available from: 10.1002/ar.22818

    Sandoval M, Luarte A, Herrera-Molina R, Varas-Godoy M, Santibáñez M, Rubio FJ, Smit AB, Gundelfinger ED, Li KW, Smalla KH, Wyneken U. 2013. The glycolytic enzyme aldolase C is up-regulated in rat forebrain microsomes and in the cerebrospinal fluid after repetitive fluoxetine treatment. Brain Research. 1520:1-14. Available from: 10.1016/j.brainres.2013.04.049

    Sakaba T, Kononenko NL, Bacetic J, Pechstein A, Schmoranzer J, Yao L, Barth H, Shupliakov O, Kobler O, Aktories K, Haucke V. 2013. Fast neurotransmitter release regulated by the endocytic scaffold intersectin. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110(20):8266-8271. Available from: 10.1073/pnas.1219234110

    Karpova A, Mikhaylova M, Bera S, Bär J, Reddy PP, Behnisch T, Rankovic V, Spilker C, Bethge P, Sahin J, Kaushik R, Zuschratter W, Kähne T, Naumann M, Gundelfinger ED, Kreutz MR. 2013. Encoding and transducing the synaptic or extrasynaptic origin of NMDA receptor signals to the nucleus. Cell. 152(5):1119-1133. Available from: 10.1016/j.cell.2013.02.002

    Stirnweiss A, Hartig R, Gieseler S, Lindquist JA, Reichardt P, Philipsen L, Simeoni L, Poltorak M, Merten C, Zuschratter W, Prokazov Y, Paster W, Stockinger H, Harder T, Gunzer M, Schraven B. 2013. T cell activation results in conformational changes in the Src family kinase Lck to induce its activation. Science Signaling. 6(263). Available from: 10.1126/scisignal.2003607

    Vielhaber S, Debska-Vielhaber G, Peeva V, Schoeler S, Kudin AP, Minin I, Schreiber S, Dengler R, Kollewe K, Zuschratter W, Kornblum C, Zsurka G, Kunz WS. 2013. Mitofusin 2 mutations affect mitochondrial function by mitochondrial DNA depletion. Acta Neuropathologica. 125(2):245-256. Available from: 10.1007/s00401-012-1036-y

    Schoonderwoert V, Dijkstra R, Luckinavicius G, Kobler O, van der Voort H. 2013. Huygens STED Deconvolution Increases Signal-to-Noise and Image Resolution towards 22 nm. Microscopy Today. 21(06):38 - 44. Available from: 10.1017/S1551929513001089

    Hradsky J, Mikhaylova M, Karpova A, Kreutz MR, Zuschratter W. 2013. Super-resolution microscopy of the neuronal calcium-binding proteins calneuron-1 and caldendrin. In Methods in Molecular Biology. pp. 147-169. (Methods in Molecular Biology). Available from: 10.1007/978-1-62703-230-8_10

     

    2012

    Weber A, Prokazov Y, Zuschratter W, Hauser MJB. 2012. Desynchronisation of Glycolytic Oscillations in Yeast Cell Populations. PLoS ONE. 7(9). Available from: 10.1371/journal.pone.0043276

    Lovell J, Brosch M, Budinger E, Goldschmidt J, Scheich H, Tschorn S, Wendt B, Zuschratter W. 2012. Scanning and Transmission Electron Microscope Examination of Cochlea Hair and Pillar Cells from the Ear of the Mongolian Gerbil (Meriones unguiculatus). Anatomy and Physiology. 2(3).

    Herrera-Molina R, Frischknecht R, Maldonado H, Seidenbecher CI, Gundelfinger ED, Hetz C, de la Luz Aylwin M, Schneider P, Quest AFG, Leyton L. 2012. Astrocytic α vβ 3 integrin inhibits neurite outgrowth and promotes retraction of neuronal processes by clustering thy-1. PLoS ONE. 7(3). Available from: 10.1371/journal.pone.0034295

     

    2011

    Michaluk P, Wawrzyniak M, Alot P, Szczot M, Wyrembek P, Mercik K, Medvedev N, Wilczek E, De Roo M, Zuschratter W, Muller D, Wilczynski GM, Mozrzymas JW, Stewart MG, Kaczmarek L, Wlodarczyk J. 2011. Influence of matrix metalloproteinase MMP-9 on dendritic spine morphology. Journal of Cell Science. 124(19):3369-3380. Available from: 10.1242/jcs.090852

    Vitali M, Picazo F, Prokazov Y, Duci A, Turbin E, Götze C, Llopis J, Hartig R, Visser AJWG, Zuschratter W. 2011. Wide-Field multi-parameter FLIM: Long-term minimal invasive observation of proteins in living cells. PLoS ONE. 6(2). Available from: 10.1371/journal.pone.0015820

     

    2010

    Wittenbrink N, Weber TS, Klein A, Weiser AA, Zuschratter W, Sibila M, Schuchhardt J, Or-Guil M. 2010. Broad volume distributions indicate nonsynchronized growth and suggest sudden collapses of germinal center B cell populations. Journal of Immunology. 184(3):1339-1347. Available from: 10.4049/jimmunol.0901040

  • Lehre

    Lehre

    Wir sind aktiv in die Ausbildung der Studierenden vom Masterstudiengang "Integrative Neuroscience" eingebunden.

    Mitglieder unserer Abteilung unterrichten im Fach MicroImaging und bieten folgende Praktikumsmöglichkeiten an:

    • MicroImaging (Lecture)
    • MicroImaging (Practical Course)


    Darüberhinaus führen wir Workshops zur Bildanalyse durch sowie in Kooperation mit der Neurowissenschaftlichen Gesellschaft (NWG) jährlich Kurse zur funktionellen Organisation von Synapsen im Rahmen der CNI CoreFacility durch.

  • Auszeichnungen

    Auszeichnungen

    • 2019: Nominiert für den Deutschen Innovationspreis
       
    • 2013: 1. Platz beim Hugo-Junkers-Preis für Forschung und Innovation, Kategorie: Grundlagenforschung (Sachsen-Anhalt)
       
    • 2014: Cluster Preis Life Sciences IQ Mitteldeutschland
       
    • 2017: 1. Platz beim Hugo-Junkers-Preis für Forschung und Innovation, Kategorie: angewandte Forschung (Sachsen-Anhalt)

     

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