Untersuchung der Mechanotransduktion durch den Hippo Signalweg mittels Optogenetik

• Antragstellerin: Dr. Kirstin Meyer
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biophysik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 399327377

Physikalische Kräfte spielen eine fundamentale Rolle für zelluläre Entscheidungsprozesse, zum Beispiel bei der Proliferation, Differenzierung und Migration. Störungen der zellulären Mechanik verursachen Entwicklungsdefekte sowie eine Vielzahl von Krankheiten, einschließlich Krebs. Ein Verständnis, wie Zellen physikalische in biochemische Signale umwandeln (Mechanotransduktion), ist daher grundlegend, um sowohl die Zellphysiologie als auch Pathophysiologie zu verstehen. Die Erforschung der Mechanotransduktion ist jedoch aufgrund der engen Verknüpfung von zellulären mechanosensorischen Prozessen schwierig. Es bedarf Techniken, welche die Messung und Manipulation von spezifischen, räumlich und zeitlich definierten, physikalischen und biochemischen Eigenschaften der Zellen ermöglichen. Zu diesem Zweck wird im vorliegenden Projekt die Optogenetik angewandt, um die Aktin-abhängige Mechanotransduktion des Hippo-Signalwegs, einen wichtigen zellulären Mechanosensor, zu untersuchen. Es werden insgesamt drei Ziele verfolgt: Erstens, soll die Logik der Signaltransduktion durch den Hippo Signalweg untersucht werden, indem die Dynamik und Stärke des mechanischen Input-Signals kontrolliert wird. Zweitens, soll die Funktion des Hippo Effektors YAP getestet werden, indem dessen Aktivität vom mechanischen Input Signal entkoppelt wird. Und drittens, sollen die Eigenschaften des Aktin-Zytoskeletts identifiziert werden, welche vom Hippo Signalweg erkannt werden. Die Kombination eines konfokalen- und Atomic-Force-Mikroskops, erlaubt präzise optogenetische Manipulationen mit gleichzeitiger Analyse der Zellmechanik und Hippo Signalweg Aktivität. Die Studie wird in embryonalen Stammzellen der Maus durchgeführt, um die Ergebnisse in einem physiologisch relevanten Kontext zu untersuchen. Von den Ergebnissen erwarten wir grundlegende Einblicke in die reziproke Regulation von Zell-Mechanik und -Verhalten.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Orion Weiner