Determination of the net exchange rate of tubulin dimer in steady-state microtubules by fluorescence correlation spectroscopy

The microtubule cytoskeleton plays an important role in eukaryotic cells, e. g., in cell movement or morphogenesis. Microtubules, formed by assembly of tubulin dimers, are dynamic polymers changing randomly between periods of growing and shortening, a property known as dynamic instability. Another process characterizing the dynamic behaviour is the so-called treadmilling due to different binding constants of tubulin at both microtubule ends. In this study, we used tetramethylrhodamine (TMR)-labeled tubulin added to microtubule suspensions to determine the net exchange rate (NER) of tubulin dimers by fluorescence correlation spectroscopy (FCS) as a measure for microtubule dynamics. This approach, which seems to be suitable as a screening system to detect compounds influencing the NER of tubulin dimers into microtubules at steady-state, showed that taxol, nocodazole, colchicine, and vinblastine affect microtubule dynamics at concentrations as low as 10(-9)-10(-10) M.     

Functional specialization of presynaptic Cav2.3 Ca2+ channels

Ca2+ influx into presynaptic terminals via voltage-dependent Ca2+ channels triggers fast neurotransmitter release as well as different forms of synaptic plasticity. Using electrophysiological and genetic techniques we demonstrate that presynaptic Ca2+ entry through Cav2.3 subunits contributes to the induction of mossy fiber LTP and posttetanic potentiation by brief trains of presynaptic action potentials while they do not play a role in fast synaptic transmission, paired-pulse facilitation, or frequency facilitation. This functional specialization is most likely achieved by a localization remote from the release machinery and by a Cav2.3 channel-dependent facilitation of presynaptic Ca2+ influx. Thus, the presence of Cav2.3 channels boosts the accumulation of presynaptic Ca2+ triggering presynaptic LTP and posttetanic potentiation without affecting the low release probability that is a prerequisite for the enormous plasticity displayed by mossy fiber synapses.     

Yellow Fever Vaccine. II. Antigenicity and Neurovirulence of a Vaccine Seed Free from Avian Leukosis Virus

Avian leukosis virus (ALV)-free candidate primary and secondary seed lots were indistinguishable from corresponding ALV-contaminated lots with respect to (i) potency as measured by titration in newborn and weanling mice and in the MA-104 plaque system, (ii) degree of viscerotropism as measured by viremia in monkeys, (iii) neurotropism as determined by the monkey neurovirulence test, and (iv) potency as determined by antibody response in monkeys inoculated by the intracerebral route.     

Unterschiedlicher elektronenmikroskopischer Feinbau der Sinneszellen im Parietalauge und im Pinealorgan (Epiphysis cerebri) der Lacertilia

Zusammenfassung Das Parietalauge und das Pinealorgan (Epiphysis cerebri) der Echsen Lacerta sicula campestris, Lacerta vivipara, Lacerta agilis, Anguis fragilis und Iguana iguana wurden elektronenmikroskopisch untersucht und die Ultrastrukturen ihrer Rezeptoren verglichen. Die langen Außenglieder des Parietalauges sind aus regulären scheibenförmigen Lamellenverbänden aufgebaut. Im Pinealorgan der Echsen findet man zwar eine gewisse Anzahl von kurzen regulär gebauten Außengliedern, im Vordergrund stehen aber die zahlreichen alterierten und degenerierten Außengliedstrukturen. Diese sind durch Auflösung des charakteristischen Lamellenverbandes, die offenbar zur Bildung von Tubuli oder Bläschen führt, konzentrische Lamellenkörper und membranbegrenzte Vakuolen verschiedenen Inhalts gekennzeichnet. Außerdem wurden noch rudimentäre oder unreife (Neubildung ?) Außengliedformen beobachtet. Aufmerksamkeit verdienen einige artspezifische und ontogenetische Unterschiede. Parenchymzellen der Lacertilierepiphyse (1. epitheliale, lumennahe Elemente, die sich offenbar von Sinneszellen herleiten, 2. verzweigte Formen der tieferen Wandschichten) und marklose Nervenfasern enthalten verschiedene Typen elektronendichter Granula. Das Epiphysenproblem wird auf der Basis dieser Befunde und der elektrophysiologischen Ergebnisse von Dodt u. Mitarb. diskutiert.

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Differences in the ultrastructure of the sensory cells in the parietal eye and the pineal organ (epiphysis cerebri) of lacertiliaA contribution to the pineal problem

Summary The parietal eye and the pineal organ (epiphysis cerebri) of the lizards, Lacerta sicula campestris, Lacerta vivipara, Lacerta agilis, Anguis fragilis and Iguana iguana, have been studied by means of electron microscopy. The ultrastructure of the parietal eye and pineal receptor cells is compared. The long outer segments of the parietal eye appear normal and show regular stacks of discs. In the pineal organ some of the short outer segments are essentially normal, but there are many disorganized and degenerated outer segment structures. Separation of discs and transformation into tubules and vesicles, whorllike structures or membrane-bounded and vesicle-filled compartments are very abundant. In addition, some rudimentary or anlage-like (renewal ?) forms of the outer segment were observed. Attention should be given to some interspecific and ontogenetic differences. Different types of dense-core vesicles were found in (1) the epithelial and pinealocyte-like parenchymal cells and (2) the unmyelinated nerve fibers of the lacertilian pineal organs. The pineal problem is discussed in view of these findings and the electrophysiological results of Dodt et al.

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. W. E. Ankel gewidmet.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Weitere elektronenmikroskopische Untersuchungen am Pinealorgan vonPhoxinus laevis (Teleostei,Cyprinidae)

Zusammenfassung Auch im Pinealorgan adulter Elritzen (Phoxinus laevis) sind die Außenglieder der Sinneszellen nicht degeneriert. Der Vergleich wurde zwischen adulten Exemplaren (8,6 cm) und 19,5 Monate jüngeren Tieren (3 cm) durchgeführt. Im Verhältnis zu den Jungtieren sind die Neuropilformationen und die synaptischen Strukturen adulter Elritzen stärker ausgeprägt. Bei den letzteren enthalten die Endfüße der pinealen Rezeptoren zahlreiche synaptische Bänder und 300–400 Å große Bläschen. Die Neuropilzonen sind außerdem reich an verdichteten Membranstellen (tight junctions). Im Pinealorgan des adulten Phoxinus finden sich eigenartige Einschlußkörper, die aus konzentrischen Lamellen bestehen; ähnliche Membran wirbel hat Takahashi (1969) bei zweijährigen Goldfischen beschrieben. Häufig lassen sich in den Epiphysen adulter Elritzen Axone beobachten, die mit 500–1000 Å großen granulierten Vesikeln gefüllt sind und im Verband bahnartig zusammengefaßter markloser Nervenfasern verlaufen. Die Herkunft und Bedeutung dieser granulierten Fasern werden diskutiert, ebenso wie die funktionelle Rolle des pinealen Sinnesorgans.

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Further electron microscopic studies of the pineal organ inPhoxinus laevis (Teleostei, Cyprinidae)

Summary The outer segments of pineal receptor cells of adult (8.6 cm) European minnows (Phoxinus laevis), like the lamellated outer segments of 19.5 months younger (3 cm) specimens, did not show signs of degeneration (see also Oksche and Kirschstein, 1967). Neuropile formations and synaptic structures were more prominent in adult than in youngPhoxinus. In the adult group, the end-feet of pineal receptors contained numerous synaptic ribbons and vesicles (300–400 Å in diameter). The neuropile zones were rich in tight junctions. A peculiar structure of the pineal organ of agingPhoxinus was the inclusion body formed by concentric arrangement of lamellae. Membrane whorls similar to these inclusion bodies were described in the pineal organ of two years old goldfish (Takahashi, 1969). In the pineal organ of adultPhoxinus considerable numbers of axons containing dense-core vesicles (500–1,000 Å in diameter) were observed within tract-like bundles of unmyelinated nerve fibers. The origin and significance of these granulated fibers and the functional role of the pineal sense organ have been discussed.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Die Ultrastruktur der Sinneszellen im Pinealorgan von Phoxinus laevis L.

Zusammenfassung Das schlauchförmige, stark vaskularisierte Pinealorgan der Elritze (Phoxinus laevis L.) enthält zahlreiche Sinneszellen vom Typ der zilientragenden Photorezeptoren. Das sehr regelmäßig gebaute Außenglied dieser Sinneszellen besteht gewöhnlich aus 30–40 etwa 200 Å starken Plättchen, die durch multiple Invaginationen des Plasmalemms entstehen. Gelegentlich beobachtet man aber auch längere, bis zu 70 Plättchen tragende Sinnesfortsätze. Dieser Befund und weitere neurohistologische Ergebnisse sind eine morphologische Erklärung für die Lichtempfindlichkeit des Zwischenhirns augenloser Elritzen (von Frisch, 1911; E. Scharrer, 1928). Dem Vergleich dient das Pinealorgan der Regenbogenforelle, dessen Lichtempfindlichkeit vom Arbeitskreis Dodt in direkten Mikroelektrodenableitungen gesichert wurde.

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Summary The tubular, highly vascularized pineal organ of the European minnow (Phoxinus laevis L.) contains a large number of sensory cells, which strongly resemble photoreceptors of the ciliary type. The outer segment of these cells consists generally of 30–40 discs.These elements, which are approximately 200 Å thick, are formed by multiple infoldings of the cell membrane. Certain longer outer segments contain at about 70 discs. These results and other neurohistological findings form an anatomical basis for the interpretation of the light-sensitivity of the diencephalon in blinded minnows (Von Frisch, 1911; E. Scharrer, 1928). The pineal receptors of Phoxinus should be compared with the ultrastructure of the pineal organ of the trout; in Salmo irideus light sensitive units of the pineal organ were recorded by means of microelectrodes (Dodt et al., 1963–1966).

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Frau Prof. Dr. Berta Scharrer zum 60. Geburtstag in Verehrung gewidmet. Zugleich in dankbarer Erinnerung an Ernst Scharrer.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Recognition of Point Mutations in Dna By Means of Time Resolved Fluorescence Methods

Abstract

A rapid recognition of aberrations in the base sequence of nucleic acids is an important step toward the diagnosis of genetic diseases. We have developed a hybridization method in which a fluorescently labeled oligonucleotide is used to detect point mutations in a target by a simple fluorescence lifetime analysis of the emission of the fluorescent label.