MDC auf einen Blick

Wissenschaft ist schön. Und das meinen wir wörtlich. Seit vielen Jahren veranstaltet das MDC einen Wettbewerb um die schönsten Wissenschaftsbilder (Best Scientific Images Contest ). Manche der Fotos, die eingereicht oder sogar prämiert worden sind, zieren jetzt Fahnen, die wir bei der Langen Nacht der Wissenschaften und anderen Ereignissen aufstellen. Andere Fotos finden Sie auf Postern oder in unseren Publikationen. So gerne wir Wissenschaft betreiben, so gerne zeigen wir auch die Resultate.

Sehen Sie also hier einige unserer Wissenschaftsbilder, und erfahren Sie mehr über die Forschung, die dahintersteckt. Beachten Sie bitte, dass wir für unseren Flyer einige Bilder neu eingefärbt haben, um ein einheitliches Design zu erhalten. Hier sehen Sie die Originalbilder mit den Farben, die aus den Experimenten hervorgegangen sind.

 

Signalvermittlung in Entwicklung und Krebsentstehung (1. Platz 2016)

Abbildung: Julian Heuberger und Anje Sporbert, MDC
AG: Walter Birchmeier und Anje Sporbert

Das Bild zeigt eine Neurofilament-Färbung zur Detektion des sich entwickelnden Nervensystems im Mausembryo. Feine Nervenfasern (in grün) durchziehen den Embryo. Die Zellkerne sind in lila dargestellt. Das Bild zeigt eine 3D-Rekonstruktion, die aus 360 Einzelbildern zusammengesetzt wurde.

Das Nervensystem wird während der Embryogenese angelegt und entwickelt sich nach der Geburt weiter und bleibt ein flexibles und anpassungsfähiges Organ. Die feinen neuronalen Strukturen (grün) sind während der gesamten Schwangerschaft äußerst empfindlich und anfällig gegenüber äußeren Einflüssen. So können Alkoholkonsum, Rauchen, Strahlung, und bestimmte Erkrankungen der Mutter zu einer Schädigung des sich entwickelnden Nervensystems führen.

 

 

Spermiendickicht

Spemiendickicht - Im Gewirr der Erbinformationen (1. Platz 2015)

Abbildung: Karina Oberheide, MDC
AG: Thomas J. Jentsch

Das Bild zeigt isolierte Mäusespermien:Die Spermien haben sich während ihres Reifungsprozesses von allen unnötigen Zellbestandteilen befreit. Die DNS, Träger unserer Erbinformationen, ist stark verdichtet und im sichelförmigen Zellkern gelagert (blau). Der erste Teil des Schwanzes ist von Mitochondrien umhüllt (grün). Diese produzieren ATP, den Treibstoff der Zelle, der nötig ist, um den Schwanz schnell hin und her zu bewegen. Die Kappe auf dem Kopf des Spermiums, das so genannte Akrosom (rot), beinhaltet einen Enzymcocktail. Trifft das Spermium auf eine Eizelle wird er herausgelassen und löst die Eizellwand auf. Nun kann das Spermium in die Eizelle eindringen, mit ihr verschmelzen und neues Leben entsteht.

In vielen Fällen bleiben die Gründe für Unfruchtbarkeit noch ungeklärt. Es gibt mehr und mehr genetische Ursachen, die die Reifung von Spermien des Mannes beeinträchtigen. So auch bei männlichen Mäusen, bei denen wir einen bestimmten Natriumtransporter ausgeschaltet haben. Ihre Spermienköpfe sind nicht sichelförmig, sondern rundlich, das so wichtige Akrosom bildet sich nicht, und die Spermien können keine Eizelle befruchten. Die Mitochondrien sind auch nicht an ihrem Platz, also wird kein Treibstoff für die Bewegung des Schwanzes prodiziert, und die Spermien sind quasi bewegungsunfähig. Diese Mäuse können dabei helfen, mögliche Ursachen für männliche Unfruchtbarkeit aufzuklären.

 

 

Das Herz im Blick

Das Herz im Blick

Abbildung: Marcel Nowak, MDC
AG: Thomas Sommer

Das Bild zeigt eine Herzmuskelvorläuferzelle der Ratte. Der Zellkern wurde blau angefärbt, zwei Proteine, die am Abbau von defekten oder nicht mehr benötigten Proteinen beteiligt sind, wurden mit einem roten bzw. grünen fluoreszierenden Protein markiert. Sie sind an denselben Stellen lokalisiert, wodurch sich eine Farbüberlagerung (gelb) ergibt.

Der Abbau von Proteinen in Zellen wird hauptsächlich durch das Ubiquitin-Proteasom-System koordiniert. Das kleine Protein Ubiquitin wird als Abbausignal auf das zu degradierende Protein übertragen und kann anschließend durch das Proteasom erkannt und abgebaut werden. Wichtig für diesen Prozess sind so genannte E3-Ubiquitin-Ligasen. Sie binden das abzubauende Protein und koordinieren anschließend die Übertragung des Ubiquitins. Die wichtigsten E3-Ubiquitin-Ligasen des Muskels sind die sogenannten muskel-spezifischen RING-Finger-Proteine (MuRF). Im Zuge eines Projektes zur weiteren Charakterisierung der MuRFs wurde u.a. die Verteilung der MuRF-Proteine in Herzmuskelzellen untersucht.

 

 

Leuchtende Inseln

Leuchtende Inseln

Abbildung: Sophie Escot, MDC
AG: Francesca Spagnoli

Um die Organisation und die Entwicklung der Bauchspeicheldrüse besser verfolgen zu können, beobachten wir das Wachstum der Bauchspeicheldrüse von Mausembryonen ab Tag 11,5 der Embryonalentwicklung außerhalb des Körpers, auf einer Schale. Hier zeigen wir ein solches Explantat, bei dem die Membran der Zellen blau angefärbt ist (eine Anfärbung für das Molekül E-Cadherin). In Pink ist das Hormon Insulin angefärbt, das nur in den Beta-Zellen produziert wird.

Diabetes ist eine unheilbare Krankheit, die mehr als 250 Millionen Menschen weltweit betrifft. Diabetikern fehlen funktionelle endokrine Zellen der Bauchspeicheldrüse, die Beta-Zellen, die das Hormon Insulin ausscheiden und so unseren Blutzucker regulieren. Zellbasierte Therapien sind erfolgversprechende Ansätze für die Heilung von Typ-1-Diabetes, bedürfen aber einer gründlichen Erforschung der Embryonalentwicklung der Bauchspeicheldrüse. Das Projekt der Bildautorin untersucht, wie Beta-Zellen aus endokrinen Vorläuferzellen entstehen und sich in dreidimensionale Strukturen, den Langerhanschen Inseln, organisieren.

 

 

Im Dickicht der Erinnerungen

Im Dickicht der Erinnerungen

Abbildung: Thomas Müller, MDC
AG: Carmen Birchmeier-Kohler

Der Hippocampus ist ein Teil des Großhirns, in dem Erinnerungen gebildet und verknüpft werden. Wegen seiner geordneten Struktur ist er ein beliebtes neurophysiologisches Untersuchungsmodell. Dieses Bild zeigt einen Ausschnitt des Hippocampus, die Region CA1. Interneurone wurden mit einem Antikörper gegen ErbB4 markiert (magenta). Nrg3 wurde mit einem zweiten Antikörper detektiert (cyan). Die Überlagerung von ErbB4 und Nrg3 auf der Oberfläche der Interneurone wird durch die dunkelblaue Färbung sichtbar.

Die Familien der Neuregulin-Liganden und ErbB-Rezeptoren sind Moleküle, die Signale zwischen verschiedenen Zellen übertragen. Neureguline werden von einem Zelltyp freigesetzt und binden den ErbB-Rezeptor auf der Oberfläche einer benachbarten Zelle, ähnlich wie Schlüssel und Schloss. Diese Bindung aktiviert den Rezeptor, der dann Proteine im Zytoplasma der Zelle enzymatisch verändert und dadurch das Signal ins Zellinnere weiterleitet.

Neureguline und ErbB-Rezeptoren haben wichtige Funktionen während der Embryonalentwicklung. Sie wirken aber auch weiter im erwachsenen Organismus. Seit 2002 ist bekannt, dass bestimmte Varianten der Gene, die für Neuregulin-1 und -3 und den Rezeptor ErbB4 kodieren, gehäuft in Schizophrenie-Patienten auftreten. Die Arbeitsgruppe untersucht die Funktion von Neuregulin-3 (Nrg3) und ErbB4 im Gehirn von Mäusen. Die Forscherinnen und Forscher haben festgestellt, dass ErbB4 von einer kleinen Population bestimmter Nervenzellen, den „fast-spiking“ Interneuronen, produziert wird. Nrg3 bindet an ErbB4 auf der Oberfläche dieser Neurone. Die Gruppe analysiert gegenwärtig, auf welche Weise Nrg3 die Eigenschaften der ErbB4-positiven Interneurone und damit die Funktionsweise des Gehirns beeinflusst.

 

 

Drahtseilakt - wenn Moleküle aus der Reihe tanzen

Drahtseilakt - wenn Moleküle aus der Reihe tanzen

Abbildung: Jochen Meier, MDC
AG: Jochen Meier

Hier gezeigt sind Nervenzellen (violett) des Hippocampus – einer Hirnregion, die besonders anfällig für Epilepsie ist. Die blaue Färbung macht Zellkerne sichtbar, in denen das pathogene Redigieren des Eiweißcodes stattfindet.

Das Projekt: Weltweit leiden ungefähr 50 Mio. Menschen an der chronischen Krankheit Epilepsie. Unterschiedlich häufig erfahren die Betroffenen Krampfanfälle, die das alltägliche Leben erheblich einschränken. Leider werden bei sehr vielen Patienten die Medikamente früher oder später unwirksam. Eine Lösung ist dann die chirurgische Entnahme des betroffenen Bereichs im Gehirn, des so genannten Hippocampus. Die Arbeitsgruppe von Jochen Meier untersucht gewisse Vorgänge auf Molekülebene, die mit dazu beitragen, dass die Patienten unter ihrer Erkrankung leiden. Genau genommen geht es uns darum, dass die Nervenzellen im Nachhinein den ihnen vorgeschriebenen Code zur Herstellung von Eiweiß quasi per Tipp-Ex verändern. Folge hiervon sind abartige Eiweiße, welche die Nervenzelle in ihrer Aktivität beeinflussen.

 

 

Proteinabbau im Herzen

Proteinabbau im Herzen

Abbildung: Marcel Nowak, MDC
AG: Thomas Sommer

Das Bild zeigt eine Herzmuskelvorläuferzelle der Ratte. Der Zellkern wurde blau und das Aktinzytoskelett grün gefärbt. Ein Protein, welches am Abbau von nicht mehr benötigten Proteinen beteiligt ist, wurde gelb markiert. Es lokalisiert in kleinen pünktchenförmigen Strukturen in der Peripherie des Zellkernes.

Der Abbau von Proteinen in Zellen wird hauptsächlich durch das Ubiquitin-Proteasom-System koordiniert. Das kleine Protein Ubiquitin wird als Abbausignal auf das zu degradierende Protein übertragen und kann anschließend durch das Proteasom erkannt und abgebaut werden. Wichtig für diesen Prozess sind so genannte E3-Ubiquitin-Ligasen. Sie binden das abzubauende Protein und koordinieren anschließend die Übertragung des Ubiquitins. Die wichtigsten E3-Ubiquitin-Ligasen des Muskels sind die sogenannten muskel-spezifischen RING-Finger-Proteine (MuRF). Im Zuge eines Projektes zur weiteren Charakterisierung der MuRFs wurde u.a. die Verteilung der MuRF-Proteine in Herzmuskelzellen untersucht.

 

 

Wie Darmkrebs entsteht

Wie Darmkrebs entsteht

Abbildung: Susann Förster, MDC
AG: Achim Leutz

Polypen der Darmschleimhaut repräsentieren eine Vorstufe des Darmkrebses. Die Entstehung solcher Polypen und des eigentlichen Tumors wird vorwiegend durch einen aktivierten Wnt-Signalweg in den Zellen hervorgerufen. Dieses Bild zeigt einen Schnitt durch einen humanen Darmpolypen mit Resten von gesunder Schleimhaut in 200-facher Vergrößerung. Es entstammt einem auf Antikörper basierenden Anfärbungsverfahren (Immunhistochemie) mit Fluoreszenzmarkierung. Pink gefärbt ist ein wachstumshemmender CCAAT/enhancerbindingprotein Transkriptionsfaktor, grün gefärbt das bekannte Proto-Onkoprotein beta-catenin und blau die Zellkerne (Nuclei). Zellen mit nuklear (im Zellkern) lokalisiertem beta-catenin (hellgrün durch Überlagerung mit blau) haben einen aktivierten Wnt-Signalweg.

Diese fluoreszente Immunhistochemie entstammt einem Projekt zur Untersuchung der Karzinogenese des colorectalen Karzinoms. Im Rahmen dieses Projektes wird ein möglicher Zusammenhang der Expression und der Tumorsuppressoreigenschaften eines proliferationshemmenden und differenzierungsfördernden CCAAT/enhancerbindingprotein Transkriptionsfaktors mit dem für das colorectale Karzinom ausschlaggebenden Wnt-Signalweg und seinem Signalmolekül beta-Catenin untersucht. Besonders interessant sind die Veränderungen der Expressionsstärken des Transkriptionsfaktors innerhalb der Karzinogenesestufen und deren mögliche Korrelation zum klinischen Verhalten der Karzinome.