F3-Praktika / Bachelorarbeiten / Masterarbeiten / Zulassungsarbeiten im Bereich "Neuroentwicklungsbiologie des Zebrafischs" und "Zellbiologie"

 

F3-Praktikum / Diplomarbeit / Master-Arbeit

Die Funktion des Glykoms in der Entwicklung des Zebrafischs

 

 

 

 

 

Projektionsmuster von Cranialnerven im Zebrafischembryo, dargestellt anhand der Expressionsmuster des Zelladhäsions-Moleküls L1 (grün) und des Zuckers Polysialinsäure (rot).

 

 

 

 

 

Hintergrund: Die Wechselwirkung zwischen Zelloberflächen-Proteinen werden in vielfältiger Weise durch ihre Glycosylierung gesteuert. Unsere Arbeitsgruppe interessiert sich für die Interaktion von neuronalen Zelladhäsionsmolekülen (z.B. NCAM) bei der Entwicklung des Nervensystems im embryonalen Zebrafisch. Wir haben dabei insbesondere die Bedeutung und Funktion der Polysialinsäure beschrieben, deren Rolle im Nervensystem der Wirbeltiere in Prozessen wie Axon-Wachstum, Regeneration und synaptischer Plastizität in zahlreichen Labors untersucht wird.

Ansatz: Zur Markierung und zur Manipulation von Glycanen sind - verglichen mit den Techniken, die für Proteine zur Verfügung stehen - bisher nur wenige Methoden etabliert. Die kürzlich entwickelten Verfahren zur metabolischen Markierung mit chemischen Reporter-Molekülen ermöglicht erstmals die spezifische Visualisierung und Manipulation von Glycanen in vivo. Damit eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten für Untersuchungen von Zellerkennungs-Mechanismen während der Entstehung des Nervensystems.

Projekt: Nach der Injektion markierter Glycan-Vorstufen in Zebrafish-Eier injiziert soll ihr Einbau in Glykoproteine soll in vivo und in vitro analysiert werden. Durch Morpholino-Knockdown von bekannten Glykosyltransferase soll deren Einfluss auf das Glycan-Expressionsmuster untersucht werden. Langfristiges Ziel ist die räumliche und zeitliche Darstellung von Glykosylierungsmuster und die Identifikation und funktionelle Analyse bisher unbekannter Glykoproteine.

Techniken: Zebrafisch-Kultur, Mikroinjektion, Morpholino-Knockdown, Fluoreszenz-Mikroskopie

 

 

Zulassungsarbeit / Diplomarbeit / Master-Arbeit

Untersuchungen zur Lokalisation und Funktion neuronaler Zelladhäsionsproteine im Japankärpfling

 

 

 

 

 

Expression von des Zelladhäsions-Moleküls TAG-1 (grün) und des Zuckers Polysialinsäure (rot) in Motorneuronen des Japankärpflings.

 

 

 

 

 

Hintergrund: Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich seit einigen Jahren mit den Mechanismen der Zellerkennung während der Entstehung des Nervensystems beim Zebrafisch. Im Fokus des Interesses stehen dabei Zelladhäsionsmoleküle und ihre Glycan-Modifikationen, deren Expression und Funktion wir durch Expressionsanalysen, Knockdown-Experimente und Reportergen-Assays untersuchen. Um unsere Erkenntnisse in einen größeren evolutiven Zusammenhang zu stellen, haben wir begonnen, vergleichende Untersuchungen am Japankärpfling (Medaka) durchzuführen, der sich unter anderem durch ein sehr kompaktes Genom vom Zebrafisch unterscheidet.

Ansatz / Projekt: Mit vorhandenen Antikörpern gegen bekannte Zelladhäsionsmoleküle soll deren räumliche und zeitliche Expression in Medaka untersucht werden. Ihre Funktion soll über Morpholino-Knockdown Experimente analysiert werden. Die Ergebnisse sollen durch Datenbank-Analysen und Bioinformatische Untersuchungen um Aussagen zur Phylogenie der entsprechenden Gene und zur Fisch-Evolution ergänzt werden.

Methoden: Immunfluoreszenz-Analysen, Morpholino-Knockdown, Bioinformatik.

 

 

F3-Praktikum / Bachelor-Arbeit / Master-Arbeit

Mikrotubulidynamik während der Haptotaxis in primären Hühnerfibroblasten

 

 

 

 

 

 

Haptotaktisch migrierender primärer Hühnerfibroblast mit Aktin (grün), Zellkern (blau) und Golgi Apparat (magenta) auf einem diskontinuierlichen Fibronektin-Dotgradienten.

 

 

 

 

 

Involvierte Wissenschaftler: Stephanie Frank, Dr. Tatjana Autenrieth, Dr. Alexandra Greiner, Prof. Dr. Martin Bastmeyer

Hintergrund: Gerichtete Zellmigration spielt eine bedeutende Rolle in biologischen Prozessen, wie beispielsweise der Wundheilung oder der embryonalen Entwicklung aller vielzelligen Lebewesen und kann durch Konzentrationsgradienten bestimmter Moleküle induziert werden. Das Phänomen der Zellmigration in Richtung eines löslichen Stoffgradienten ist bekannt als Chemotaxis. Im Gegensatz zu dieser weit erforschten Art der Migration weiß man über die Haptotaxis, die Zellmigration in einem adhäsiven Proteingradienten, noch äußerst wenig.

Vorhergehende Studien unserer Arbeitsgruppe zeigen, dass ein Fibronektin-Dotgradient bei 80 % aller primären Hühnerfibroblasten (CEF) eine Migration in Richtung höherer Bedeckung induziert (= Haptotaxis, siehe Abb.1), während die restlichen 20% der Zellen in Richtung niedriger Bedeckung migrieren. Dabei scheint die Mikrotubulidynamik eine beachtliche Rolle zu spielen.

Projekt: In diesem Projekt soll die Mikrotubulidynamik während der Haptotaxis auf strukturierten Substraten untersucht werden. Dazu können einerseits Konstrukte, beispielsweise das End-binding protein 3 (EB3) – GFP, mittels Elektroporation in CEF eingebracht und anschließend Zeitrafferaufnahmen (Live cell imaging) angefertigt werden. Desweiteren kann der Einfluss zahlreicher pharmakologischer Inhibitoren auf die Migrationsrichtung der Primärzellen untersucht und mithilfe immunhistologischer Färbung mikroskopisch ausgewertet werden.

Techniken: Zellkultur, Microcontactprinting, Elektroporation, Live cell imaging, Fluoreszenzmikroskopie, Immunhistochemie

 

 

F3-Praktikum / Bachelor-Arbeit / Master-Arbeit

Stammzellendifferenzierung auf nanostrukturierten Oberflächen

 

Über Anfragen interessierter Studierender würden wir uns freuen:
bentrop ∂does-not-exist.kit edu, alexandra.greiner@kit.edu, tatjana.autenrieth@kit.edu.