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Noticias

diciembre 09, 2016

Aplicaciones de autofagia

El profesor Yoshinori Ohsumi, catedrático honorario del Instituto Tecnológico de Tokio, recibió el Premio Nobel 2016 de Fisiología/Medicina por su descubrimiento de la autofagia (autofagocitosis). Su investigación sobre la autofagia comenzó observando levaduras con un microscopio óptico. El interés por la autofagia, desde células de levaduras hasta células de mamíferos y de otros animales, se ha expandido a través del trabajo de muchos investigadores. La autofagia es actualmente el centro de atención de muchos grupos de investigación en todo el mundo.
La investigación de la autofagia abarca desde temas básicos, como comprender su funcionamiento a nivel molecular y el papel que desempeña en los organismos vivos, hasta las aplicaciones clínicas que estudian de qué forma la autofagia está asociada con la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos neurológicos. Los microscopios biológicos de Olympus han contribuido a estas investigaciones de vanguardia sobre la autofagia.  


La fluorescencia ha sido usada para observar la participación de la proteína Atg17 en la autofagia y membranas de la vacuola en levaduras en brotación (proteína mutante Atg17). Los investigadores usan iluminación oblicua con la lente de objetivo de fluorescencia de reflexión interna total (TIRF) de alto aumento (150X) y el microscopio invertido IX3. 

Atg17(GFP)
Atg17 (GFP)

Vacuolas unidas a autofagosomas (Vph1-mCereza)
Vacuolas unidas a autofagosomas
(Vph1-mCereza)

Imagen combinada de proteína Atg17 (verde) y
vacuolas unidas a autofagosomas (magenta)" src="/data/Image/news/20161209_autophagy/news_autophagy_03.jpg" style="width: 149px; height: 150px;"/>
Imagen combinada de proteína Atg17 (verde) y
vacuolas unidas a autofagosomas (magenta)

Microscopio de fluorescencia de reflexión interna total (TIRF) en el laboratorio del Dr. Ohsumi del Instituto Tecnológico de Tokio
Microscopio de fluorescencia de reflexión interna total (TIRF) en el laboratorio del Dr. Ohsumi del Instituto Tecnológico de Tokio 

Datos de imagen por cortesía de Hayashi Yamamoto y Yoshinori Ohsumi, Centro de Investigación Fronteriza del Instituto Tecnológico de Tokio.

Referencia:
Yamamoto H, Fujioka Y, Suzuki SW, Noshiro D, Suzuki H, Kondo-Kakuta C, Kimura Y, Hirano H, Ando T, Noda NN, Ohsumi Y. The Intrinsically Disordered Protein Atg13 Mediates Supramolecular Assembly of Autophagy Initiation Complexes [Proteína intrínsecamente desordenada Atg13 actuando como mediador en el ensamblaje de mecanismos supramoleculares de los complejos en la iniciación de la autofagia]. Developmental Cell. 11 de julio de 2016;38(1):86-99.  

Productos relacionados: Objetivo UAPON150XOTIRF


Observación de fluorescencia tricolor simultánea de orgánulos y autofagosomas en células COS7 con un microscopio de escaneo láser basado en un microscopio invertido de la serie IX completamente motorizado. Esta configuración aplicar la fluorescencia tricolor simultánea.

Primera observación dinámica mundial de la formación de autofagosomas a partir de mitocondrias en forma de red (RFP-SEC61β en rojo) y retículos endoplasmáticos (TFP-mito en azul).
Primera observación dinámica mundial de la formación de autofagosomas a partir de mitocondrias en forma de red (RFP-SEC61β en rojo) y retículos endoplasmáticos (TFP-mito en azul).

Sistema convencional de observación por fluorescencia tricolor simultánea
Sistema convencional de observación por fluorescencia tricolor simultánea
Nuestro sistema convencional actual de observación por fluorescencia tricolor simultánea
Nuestro sistema convencional actual de observación por fluorescencia tricolor simultánea
Sistema de microscopio con imagen de célula viva en el laboratorio del Dr. Yoshimori


La figura de la izquierda muestra el sistema de imagen por fluorescencia tricolor simultánea usado para capturar imágenes que han sido publicadas en la revista científica Nature. Este sistema está basado en la versión completamente motorizada de un microscopio IX81 invertido. La figura de la derecha es una versión actualizada basada en el microscopio completamente motorizado IX83.

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nature11910 sv1

 

Imagen por cortesía de
Maho Hamasaki y Tamotsu Yoshimori, Departamento de Genética, Facultad de posgrados en Medicina de la Universidad de Osaka.

Referencia:
Maho Hamasaki, Nobumichi Furuta, Atsushi Matsuda, Akiko Nezu, Akitsugu Yamamoto, Naonobu Fujita, Hiroko Oomori, Takeshi Noda, Tokuko Haraguchi, Yasushi Hiraoka, Atsuo Amano y Tamotsu Yoshimori.
Autophagosomes form at ER-mitochondria contact sites [Formas de autofagosomas en sitios de contacto de mitocondrias y retículo endoplasmático (RE)].
Nature. 2013 Mar 21;495(7441):389-93. DOI: 10.1038/nature11910. ePub, 3 de marzo de 2013.

Productos relacionados: Microscopio invertido IX83 completamente automático-motorizado


Imagen en vivo de la proteína relacionada con la autofagia LS3 en huevos fertilizados de un pez cebra (danio rerio) transgénico GFP-LC3-RFP-LC3 ΔG. Los investigadores han usado un objetivo de inmersión en silicona de 30X (UPLSAPO30XS) y un microscopio confocal de escaneo láser FLUOVIEW.

Imagen en vivo de la proteína LS3 relacionada con la autofagia en huevos fertilizados de un pez cebra (danio rerio) transgénico GFP-LC3-RFP-LC3 ΔG

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UPLSAPO30XS zebrafish fertilized egg

 

Imagen por cortesía de 
Hideaki Morishita y Noboru Mizushima, Departamento de Bioquímica y Biología molecular, 
Facultad de posgrados en Medicina, Universidad de Tokio.

Referencia:
Takeshi Kaizuka, Hideaki Morishita, Yutaro Hama, Satoshi Tsukamoto, Takahide Matsui, Yuichiro Toyota, Akihiko Kodama, Tomoaki Ishihara, Tohru Mizushima, Noboru Mizushima    
An Autophagic Flux Probe that Releases an Internal Control. [Sonda de flujo de autofagia que establece un control interno].
Mol Cell. 2016 Oct 25. pii: S1097-2765(16)30589-5. doi: 10.1016/j.molcel.2016.09.037. [ePub en encabezado de impresión] 

Productos relacionados: Microscopio confocal de escaneo láser FV3000 y objetivo de inmersión en silicona UPLSAPO30XS


Análisis de localización del receptor de proteínas de fusión sensibles a N-etilmaleimida (proteínas SNARE) que causan la fusión de membranas en células de fibroblastos embrionarios de ratones genéticamente deficientes en base al gen ATG3 relacionado con la autofagia bajo condiciones de inanición (una hora después de la inanición).

Análisis de localización del receptor de proteínas de fusión sensibles a N-etilmaleimida (proteínas SNARE)
Observación mediante colocalización de proteínas SNARE SECFP-STX17 y myc-SNAP29 (flecha blanca). 
MEF en estado natural (izquierda) y MEF genéticamente deficiente con proteína ATG3 (derecha)
Barra de escala = 10 μm; barra de escala con imagen aumentada entre el marco blanco = 2 μm

Microscopio confocal en laboratorio Mizushima. Universidad de Tokio
Microscopio confocal FV1000 en laboratorio del Dr. Laboratorio Mizushima de la Universidad de Tokio

Datos de imagen por cortesía de Kotaro Tsuboyama, Ikuko Honda y Noboru Mizushima, Departamento de Bioquímica y Biología molecular, Facultad de posgrados en Medicina, Universidad de Tokio.

Referencia:
Kotaro Tsuboyama, Ikuko Koyama-Honda, Yuriko Sakamaki, Masato Koike, Hideaki Morishita, Noboru Mizushima.
The ATG conjugation systems are important for degradation of the inner autophagosomal membrane. [Los sistemas de conjugación ATF son importantes para la degradación de la membrana interna de los autofagosomas].
Science 20 de octubre 2016: DOI: 10.1126/SCIENCE.AAF6136.

Productos relacionados: Microscopio confocal de escaneo láser FV3000


Investigadores tratando imágenes en vivo de membranas de autofagosomas en fibroblastos de ratón con la función de super resolución mediante el microscopio de super resolución SD-OSR y la lente del objetivo en silicona de tipo inmersión (UPLSAPO100XS).

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VID2

 

 SD-OSR (Lado izquierdo de la película)

  • GFP-p62 expresando  MEF
  • AA(-) para 35 minutos
  • Láser de 488 nm ; intensidad: 40
  • Exposición: 1000 msec
  • Intervalo: 0 sec
  • UPLSAPO100XS (aceite de silicona)
  • Placa para cultivo TOKAI HIT, MI-IDC
  • Barra de escala: 1 μm 

 Confocal (Lado derecho de la película)

  • Proteína p62 expresada en fibroplasto embrionario de ratón (MEF) mediante GFP
  • AA(-) para 38 minutos
  • Láser de nm ; intensidad: 20
  • Exposición: 200 msec
  • Intervalo: 0 sec
  • UPLSAPO100XS (aceite de silicona)
  • Placa para cultivo TOKAI HIT, MI-IDC
  • Barra de escala: 1 μm 

Imágenes con super resolución de la proteína GFP-p62 en fibroblastos de ratón capturadas por 35 minutos en modo continuo (izquierda). Los autofagosomas aparecen como anillos (derecha) mucho más claros que aquellos producidos por imagen confocal convencional.

Datos de imagen por cortesía de Kotaro Tsuboyama,
Facultad de Anatomía e Histología. Universidad de Medicina de Fukushima.

Productos relacionados: Sistema de super resolución con disco helicoidal SD-OSR

Debido a que el microscopio SD-OSR es un producto bajo solicitud especial, póngase en contacto con nosotros para obtener más detalles.


El software FV-OSR permite obtener imágenes con super resolución usando el microscopio FV3000. Los investigadores usan este sistema para capturar imágenes de la proteína WIPI2 que inicia la formación de autofagosomas (AlexaFluor488) y la proteína de membrana externa mitocondrial TOM20 (AlexaFluor568) en MEF fijados con PFA después de la inducción de autofagia (1 hora y media de crecimiento en un medio de cultivo sin aminoácido).

Imágenes con super resolución obtenidas con el microscopio FV3000 y el software de super resolución FV-OSR
Estas imágenes muestran una sección horizontal de una imagen apilada de porción Z. La figura de la derecha es mejorada con la función de dimensión del software cellSens®. Imágenes XYZ con super resolución procesadas mediante la función de deconvolución 3D del software, que proporciona a su vez una resolución mejorada en Z.

Datos de imagen por cortesía de Ikuko Honda y Noboru Mizushima,

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Contributions to Autophagy Research

Our biological microscopes have contributed to leading-edge research into autophagy spanning many fields ranging from basic medicine to studies of viruses, immunity, and plants. The following references all used Olympus microscopes as part of their research.

Takeshi Kaizuka, Hideaki Morishita, Yutaro Hama, Satoshi Tsukamoto, Takahide Matsui, Yuichiro Toyota, Akihiko Kodama, Tomoaki Ishihara, Tohru Mizushima, Noboru Mizushima
An Autophagic Flux Probe that Releases an Internal Control.
Mol Cell. 2016 Oct 25. pii: S1097-2765(16)30589-5. doi: 10.1016/j.molcel.2016.09.037. [Epub ahead of print] 
Productos relacionados:UPLSAPO30XS Silicone Immersion Objective

Kotaro Tsuboyama, Ikuko Koyama-Honda, Yuriko Sakamaki, Masato Koike, Hideaki Morishita, Noboru Mizushima.
The ATG conjugation systems are important for degradation of the inner autophagosomal membrane.
Science 20 Oct 2016: DOI: 10.1126/science.aaf6136. 
Productos relacionados:FV3000 Laser Scanning Confocal Microscope

Kenta Imai, Feike Hao, Naonobu Fujita, Yasuhiro Tsuji, Yukako Oe, Yasuhiro Araki, Maho Hamasaki, Takeshi Noda, Tamotsu Yoshimori.
J Cell Sci. 2016 Oct 15;129(20):3781-3791. Epub 2016 Sep 1.
Productos relacionados:FV3000 Laser Scanning Confocal Microscope

Kosaku Shinoda, Yutaka Hasegawa, Kenji Ikeda, Haemin Hong, Qianqian Kang, Yangyu Yang, Rushika M. Perera, Jayanta Debnath, Shingo Kajimura.
Beige Adipocyte Maintenance Is Regulated by Autophagy-Induced Mitochondrial Clearance Svetlana Altshuler-Keylin.
Cell Metab. 2016 Sep 13;24(3):402-19. doi: 10.1016/j.cmet.2016.08.002. Epub 2016 Aug 25.
Productos relacionados:MVX10 Macro Zoom Microscope

Junya Hasegawa, Ryo Iwamoto, Takanobu Otomo, Akiko Nezu, Maho Hamasaki, Tamotsu Yoshimori.
Autophagosome–lysosome fusion in neurons requires INPP5E, a protein associated with Joubert syndrome.
EMBO J. 2016 Sep 1;35(17):1853-67. doi: 10.15252/embj.201593148. Epub 2016 Jun 23.
Productos relacionados:FV3000 Laser Scanning Confocal Microscope

Christopher P Webster, Emma F Smith, Claudia S Bauer, Annekathrin Moller, Guillaume M Hautbergue, Laura Ferraiuolo, Monika A Myszczynska, Adrian Higginbottom, Matthew J Walsh, Alexander J Whitworth, Brian K Kaspar, Kathrin Meyer, Pamela J Shaw, Andrew J Grierson, Kurt J De Vos.
The C9orf72 protein interacts with Rab1a and the ULK1 complex to regulate initiation of autophagy.
EMBO J. 2016 Aug 1;35(15):1656-76. doi: 10.15252/embj.201694401. Epub 2016 Jun 22.
Productos relacionados:IX83 Fully Motorized, Automated Inverted Microscope

Hayashi Yamamoto, Yuko Fujioka, Sho W. Suzuki, Daisuke Noshiro, Hironori Suzuki, Chika Kondo-Kakuta, Yayoi Kimura, Hisashi Hirano, Toshio Ando, Nobuo N. Noda & Yoshinori Ohsumi. 
The Intrinsically Disordered Protein Atg13 Mediates Supramolecular Assembly of Autophagy Initiation Complexes. 
Dev Cell. 2016 Jul 11;38(1):86-99. 
Productos relacionados:UAPON150XOTIRF Objective

Chantal Sellier, Maria‐Letizia Campanari, Camille Julie Corbier, Angeline Gaucherot, Isabelle Kolb‐Cheynel, Mustapha Oulad‐Abdelghani, Frank Ruffenach, Adeline Page, Sorana Ciura, Edor Kabashi, Nicolas Charlet‐Berguerand.
Loss of C9ORF72 impairs autophagy and synergizes with polyQ Ataxin‐2 to induce motor neuron dysfunction and cell death.
EMBO J. 2016 Jun 15;35(12):1276-97. doi: 10.15252/embj.201593350. Epub 2016 Apr 21.
Productos relacionados:IX83 Fully Motorized, Automated Inverted Microscope

Jennifer Martinez, Larissa D. Cunha, Sunmin Park, Mao Yang, Qun Lu, Robert Orchard, Quan-Zhen Li, Mei Yan, Laura Janke, Cliff Guy, Andreas Linkermann, Herbert W. Virgin & Douglas R. Green.
Noncanonical autophagy inhibits the autoinflammatory, lupus-like response to dying cells.
Nature. 2016 May 5;533(7601):115-9. doi: 10.1038/nature17950. Epub 2016 Apr 20.
Productos relacionados:BX53 Semi-Motorized Fluorescence Microscope

Shuo Wang, Pengyan Xia, Guanling Huang, Pingping Zhu, Jing Liu, Buqing Ye, Ying Du & Zusen Fan.
FoxO1-mediated autophagy is required for NK cell development and innate immunity.
Nat Commun. 2016 Mar 24;7:11023. doi: 10.1038/ncomms11023.
Productos relacionados:FV3000 Laser Scanning Confocal Microscope

Jiwon Jang, Yidi Wang, Matthew A. Lalli, Elmer Guzman, Sirie E. Godshalk, Hongjun Zhou, Kenneth S. Kosik.
Primary Cilium-Autophagy-Nrf2 (PAN) Axis Activation Commits Human Embryonic Stem Cells to a Neuroectoderm Fate.
Cell. 2016 Apr 7;165(2):410-20. doi: 10.1016/j.cell.2016.02.014. Epub 2016 Mar 24.
Productos relacionados:IX73 Inverted Microscope System for Advanced Live Cell Imaging

Takeshi Yamamoto, Yoshitsugu Takabatake, Tomonori Kimura, Atsushi Takahashi, Tomoko Namba, Jun Matsuda, Satoshi Minami, Jun-ya Kaimori, Isao Matsui, Harumi Kitamura, Taiji Matsusaka, Fumio Niimura, Motoko Yanagita, Yoshitaka Isaka & Hiromi Rakugi.
Time-dependent dysregulation of autophagy: implications in aging and mitochondrial homeostasis in the kidney proximal tubule.
Autophagy. 2016 May 3;12(5):801-13. doi: 10.1080/15548627.2016.1159376. Epub 2016 Mar 17.
Productos relacionados:FV3000 Laser Scanning Confocal Microscope

Chenran Wang, Song Chen, Syn Yeo, Gizem Karsli-Uzunbas, Eileen White, Noboru Mizushima, Herbert W. Virgin, and Jun-Lin Guan.
Elevated p62/SQSTM1 determines the fate of autophagy-deficient neural stem cells by increasing superoxide.
J Cell Biol. 2016 Feb 29;212(5):545-60. doi: 10.1083/jcb.201507023.
Productos relacionados:DP74 Digital Microscope Camera

Satoshi Hirano, Takefumi Uemura, Hiromichi Annoh, Naonobu Fujita, Satoshi Waguri, Takashi Itoh & Mitsunori Fukuda.
Differing susceptibility to autophagic degradation of two LC3-binding proteins: SQSTM1/p62 and TBC1D25/OATL1.
Autophagy. 2016;12(2):312-26. doi: 10.1080/15548627.2015.1124223.
Productos relacionados:UAPON100XOTIRF Objective

Qun Lu, Christine C. Yokoyama, Jesse W. Williams, Megan T. Baldridge, Xiaohua Jin, Brittany DesRochers, Traci Bricker, Craig B. Wilen, Juhi Bagaitkar, Ekaterina Loginicheva, Alexey Sergushichev, Darren Kreamalmeyer, Brian C. Keller, Yan Zhao, Amal Kambal, Douglas R. Green, Jennifer Martinez, Mary C. Dinauer, Michael J. Holtzman, Erika C. Crouch, Wandy Beatty, Adrianus C.M. Boon, Hong Zhang, Gwendalyn J. Randolph, Maxim N. Artyomov, Herbert W. Virgin.
Homeostatic Control of Innate Lung Inflammation by Vici Syndrome Gene Epg5 and Additional Autophagy Genes Promotes Influenza Pathogenesis.
Cell Host Microbe. 2016 Jan 13;19(1):102-13. doi: 10.1016/j.chom.2015.12.011.
Productos relacionados:BX53 Semi-Motorized Fluorescence Microscope 

Yurong Li, Mehdi Kabbage, Wende Liu, and Martin B Dickman.
Aspartyl protease mediated cleavage of AtBAG6 is necessary for autophagy and fungal resistance in plants.
Plant Cell. 2016 Jan;28(1):233-47. doi: 10.1105/tpc.15.00626. Epub 2016 Jan 6.
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