In vitro Rekonstitution dynamischer zellulärer Actinnetzwerke um die ineinander greifenden Aufgaben von Aktin-bindeproteinen und Myosinen zu untersuchen

• Antragsteller: Dr. Dennis Zimmermann
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie ; Biophysik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277808112

Das gemeinsame Handeln des Aktin-Zytoskelett und der sogenannten Myosin-motorproteine ermöglicht solch grundlegende zellbiologische Vorgänge wie Zellteilung, Zelladhäsion, zelluläre Differenzierung sowie Zellbewegung. Das Aktin-Zytoskelett ist ein hoch-dynamisches Netzwerk aus Aktin-filamenten, welches durch die Arbeit diverser Aktin-Bindeproteine innerhalb kürzester Zeit umgestaltet werden kann. Diese zugleich stabilen und dennoch flexiblen aus Aktin-Filamenten bestehenden Gerüststrukturen ermöglichen Zellen sowohl mechanische Kräfte zu generieren als auch ihnen entgegen zu wirken. Zugleich werden diese Netzwerkstrukturen des Aktin-Zytoskeletts auch von Myosinen genutzt, die als Nanomaschinen fungieren indem sie sich an Aktin-Filamenten entlang hangeln oder an diesen gerichtet ziehen und somit unterschiedlichste zelluläre Vorgänge in die richtigen Bahnen lenken. In den letzten zwei Jahrzehnten wurden sämtliche Aktin-Bindeproteine eingehend untersucht sowie deren spezielle Eigenschaften hinsichtlich der Regulierung des dynamischen Aktin-Zytoskeletts weitgehend definiert. Auch konnten die biomechanischen Grundlagen verschiedenster Myosine in vitro aufgeklärt werden, da ihr Verhalten auf angehefteten sowie artifiziell stabilisierten statischen Aktin-Filamenten untersucht wurde. Jedoch ist in der Zelle der Sachverhalt ein ganz anderer; dort im dich gedrängten Zytoplasma der Zelle interagieren Myosine mit den verschiedensten Filamentnetzwerkstrukturen deren hochdynamische Organisation mit Hilfe verschiedenster Aktin-Bindeproteine erreicht wird. Somit stellt sich die Frage: Wie meistern Myosine tatsächlich ihre Aufgaben in vivo, unter Bedingungen in denen Aktin-Bindeproteine ununterbrochen damit beschäftigt sind die Netzwerke des Aktin-Zytoskeletts umzustrukturieren? Um diese Frage näher zu beleuchten, werde ich das Verhalten sowie die Interaktion von verschiedenen Sets an Myosinen und Aktin-bindeproteinen auf verschiedenen dynamischen Aktinnetzwerken, welche entscheidend an zellulären Prozessen beteilig sind, untersuchen. Hierfür werde ich neueste Mehrfarben-TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence) Mikroskopietechniken anwenden, um das Zusammenspiel von Myosinen mit dynamischen Aktin-Netzwerken, wie zum Beispiel dem Kontraktielen Ring welcher essenziel an der Zellteilung beteiligt ist, zu untersuchen. Mit dem Ziel die Zusammenarbeit von Aktin-bindeproteinen und Myosinen-Motoren waehrend entscheidender zellulärer Prozesse besser zu verstehen, wird dieses Projekt richtungsweisende Erkenntnisse liefern.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. David Kovar