Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

High-speed images show how cells mobilize for immune response

17.04.2003

Anzeige


New high-speed imaging techniques are allowing scientists to show how a single cell mobilizes its resources to activate its immune response, a news research study shows.


Howard R. Petty, Ph.D., professor and biophysicist at the University of Michigan Health System’s Kellogg Eye Center, has dazzled his colleagues with movies of fluorescent-lit calcium waves that pulse through the cell, issuing an intracellular call-to-arms to attack the pathogens within.

He explains that these high-speed images provide a level of detail about cell signaling that simply wasn’t possible just a few years ago.

In the April 15 issue of the Proceedings of the National Academy of Sciences, Petty provides more detail on cell signaling, depicting what he calls the "molecular machinery" underlying the immune response. He has identified a sequence of amino acids (LTL) that controls the calcium wave pathway and, crucially, the ability of immune cells to destroy targets.

The findings are important because they could eventually lead scientists to design drugs based on the amino acid motif.

"Our clinical goal," explains Petty, "is to characterize the immune cell’s signaling function so that we can interrupt it or somehow intervene when it begins to misfire." The process has implications for treating autoimmune diseases such as arthritis, multiple sclerosis, and the eye disorder uveitis.

Through images of phagocytosis, the process by which a cell engulfs and then destroys its target, Petty is able to track the movement of calcium waves as they send signals to key players in the immune response. The "calcium wave" is a stream of calcium ions coming into the cell, which is detected by the fluorescence emission of a calcium-sensing dye.

As a cell membrane begins to surround its target, two calcium waves begin to circulate. When the target is completely surrounded, one wave traveling around the cell’s perimeter splits in two, with the second wave encircling the phagosome or sac-like compartment. This second wave allows the digestive enzymes to enter the phagosome and finally destroy the target.

When Petty introduced a mutation in the gene (FcyRIIA) that controls phagocytosis, he found that the calcium wave simply circled the cell and bypassed the phagosome altogether. As a result, the immune cell could engulf, but could not carry out the destruction of its target. This led him to conclude that the LTL sequence orchestrates the cell signaling process.

The sequence may also have a role in directing other cell activities, for example signaling the endoplasmic reticulum to form a spindle that connects the phagosome and the outer cell membrane. "The spindle seems to act as an extension cord that signals the calcium wave into the phagosome to finish the attack," suggests Petty.

Petty explains that many of these findings are possible thanks to high-speed imaging techniques that enable him to merge knowledge of physics with cell and molecular biology. He uses high sensitivity fluorescence imaging with shutter speeds 600,000 times faster than video frames.

"Before the advent of high-speed imaging, you could not ask many of these questions because we had no way to see the movement of calcium waves," he says. "With conventional imaging you ended up with a blur of calcium." By contrast, Petty’s images resemble the movement of a comet across the night sky.

In the study reported in PNAS, Petty used leucocytes as a model for the process. The amino acid sequence is in the region of the gene FcyRIIA. He is currently studying the same phenomena in the eye, where phagocytosis disposes of the regularly-shed remnants of photoreceptor cells.


The paper, Signal sequence within FcRIIA controls calcium wave propagation patterns: Apparent role in phagolysosome fusion, also appears on the PNAS internet site at www.pnas.org.

Betsy Nisbet | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.pnas.org

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ocean warming causes elephant seals to dive deeper
09.02.2012 | Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung

nachricht How the zebra got its stripes
09.02.2012 | The Company of Biologists

Alle Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wissenschaftler machen Eisen durchsichtig


Erstmals gezeigt, dass Atomkerne transparent werden

Einem Team von DESY-Wissenschaftlern um Dr. Ralf Röhlsberger gelang es an der hochbrillanten Synchrotronlichtquelle PETRA III, Atomkerne mit Hilfe von Röntgenlicht transparent zu machen. Sie entdeckten dabei gleichzeitig ein neues Prinzip, um einen optisch gesteuerten Schalter für Licht herzustellen, also Licht mit Licht zu beeinflussen, ein wichtiger Baustein auf dem ...

Im Focus: Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert


Wissenschaftler beobachten, wie Oxytocin zentrale Schaltstellen im Gehirn erreicht und das Verhalten beeinflusst

Kuschelhormon, Treuehormon, Angstlöser – häufig gebrauchte Schlagwörter für das Neuropeptid Oxytocin, das sich in den letzten Jahren als ein Stoff erwiesen hat, der unser Verhalten in zentralen Regionen des Gehirns positiv beeinflussen kann. Was jedoch bisher völlig unklar war: Wie gelangt dieser Botenstoff aus dem Hypothalamus in die Hirnbereiche, die ...

Im Focus: Datenspeicher mit Lachs-DNA und Nano-Silber


Ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Silber-Nanopartikeln speichert Informationen kostengünstig und umweltverträglich.

Entstanden ist das organische System in fächer- und länderübergreifender Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des DFG-Centers for Functional Nanostructures (CFN) am KIT und des Institute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan. Der DNA-Datenspeicher eignet sich unter anderem für biotechnische Anwendungen, etwa als Bauteil in Biosensoren.

Das System ...

Im Focus: VLT liefert detailreichstes Infrarotbild des Carinanebels


Bildveröffentlichung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO haben das bislang detailreichste Infrarotbild der Sternkinderstube des Carinanebels aufgenommen. Es zeigt vor dem spektakulären Hintergrund einer himmlischen Landschaft auf Gas, Staub und jungen Sterne zahlreiche nie gesehene Details und zählt zu den atemberaubendsten VLT-Bildern überhaupt.

Im Herzen der südlichen Milchstraße, im Sternbild Carina (Der Schiffskiel, [1]), befindet sich in einer Entfernung von etwa 7500 Lichtjahren die Sternkinderstube des Carinanebels. Diese ausgedehnte Wolke aus leuchtendem Gas und Staub ist von der Erde aus gesehen eine der nächstgelegenen Geburtsstätten massereicher Sterne.

Der Nebel beinhaltet einige der hellsten und ...

Im Focus: Automatisch Lücken im Funkspektrum erkennen


Auf der embedded world identifizieren Wissenschaftler der Fraunhofer ESK Lücken im Funkspektrum, um diese für zusätzliche Übertragungen zu nutzen.

Der in Halle 5, Stand 5-228, vorgestellte Prototyp zeigt das Funkspektrum in einem 3D-Spektrogramm, markiert die prognostizierten Lücken und prüft deren Eintreffen. Diese Methode, Cognitive Radio, verbessert die Übertragungsqualität in einem bereits vollen Funkspektrum ohne aufwändiges, statisches Koexistenzmanagement. Ziel ist eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Funk für die Automatisierung.
...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Kaltwasserkorallen als Anpassungskünstler?

09.02.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Wandel der Hochschulbildung in Deutschland und Professionalisierung

09.02.2012 | Studien Analysen

Ocean warming causes elephant seals to dive deeper

09.02.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

7. Mannheimer Arbeitsrechtstag am 14. März mit Experten aus Theorie und Praxis

09.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

International Forum on Terahertz Spectroscopy and Imaging

09.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Teams aus neun Ländern treffen sich an der Leibniz Universität zum 6th Hanover PreMoot

09.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp