Visualisierung Formin-vermittelter Synthese von Aktinfilamenten mithilfe der interferometrischen Streulicht-Mikroskopie (iSCAT)

• Antragsteller: Dr. Nikolas Hundt
• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320340360

Das Aktin-Zytoskelett ist essentiell für grundlegende Zellfunktionen, wie Zellmigration, Zellteilung, Aufrechterhaltung von Zell-Zell-Kontakten, Endo- und Exozytose, sowie für den Vesikeltransport. Die molekularen Mechanismen, die der Dynamik von Aktinfilamenten zugrunde liegen, sind jedoch nur unvollständig verstanden. Ein Grund dafür ist, dass Standardtechniken in der Fluoreszenzmikroskopie nicht die räumliche und zeitliche Auflösung sowie den nötigen optischen Kontrast erreichen, um die Assoziation und Dissoziation einzelner Aktinuntereinheiten am Filament beobachten zu können. Ziel dieses Projektes ist, die Polymerisation von Aktinfilamenten mithilfe der interferometrischen Streulicht-Mikroskopie (iSCAT) möglich zu machen. Diese neuartige Bildgebungstechnik macht es möglich, Einzelmoleküle anhand ihrer Masse zu detektieren, zu visualisieren und zu lokalisieren, ohne sie markieren zu müssen. Die Methode ist empfindlich genug, um unterscheiden zu können, ob ein Aktinfilament durch die Assoziation einzelner Untereinheiten oder durch die Fusion größerer Komplexe wächst. Auf diese Weise wird es zum ersten Mal möglich, diese Prozesse auf Einzelmolekül-Ebene zu beobachten und ihre Kinetik zu bestimmen. Die iSCAT-Methode wird somit neue Erkenntnisse über die Mechanismen der Aktinfilamentsynthese liefern.Im weiteren Verlauf des Projektes soll iSCAT mit Einzelmolekül-Fluoreszenzmikroskopie kombiniert werden, um den Einfluss der Formine mDia1 und mDia2 auf die Aktinpolymerisation zu untersuchen. Der Ansatz verspricht, die einzelnen Schritte des Formins an der Spitze des Aktinfilaments im Fluoreszenzkanal sichtbar zu machen, während gleichzeitig der Einbau von Untereinheiten im Aktinfilament durch iSCAT verfolgt wird. Schließlich soll im letzten Teil des Projektes das aufgebaute System genutzt werden, um zu untersuchen, ob und wie Formine die Rekrutierung von Tropomyosinen zu Aktinfilamenten vermitteln.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Philipp Kukura