Effekte der mechanischen Mikroumgebung auf frühe Stadien der Entwicklung von Cadherin Bindungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Rezeptoren, die sich an der Plasmamembran befinden, spielen eine wichtige Rolle bei der Adhäsion von Zellen in einer Vielzahl von Geweben. In der Regel aggregieren sie in der Umgebung der Glykokalyx, der Plasmamembran und des Zytoskeletts zu mikroskopisch kleinen Domänen. Während der Reifung binden sich die adhäsiven Kontakte oft über einzigartige makromolekulare Komplexe an Aktin. Nach der Bildung von Nano-Clustern werden die unterschiedliche Morphologie und Wachstumsdynamik der Adhäsionen durch feine Veränderungen der Membrandynamik reguliert. Frühere Studien von uns und anderen haben ergeben, dass neben der biochemischen Regulierung, die in der Vergangenheit für Zellen hervorgehoben wurde, Phänomene im Zusammenhang mit der fluktuierenden Membranmikroumgebung sowie Glykokalyx, konkurrierende Bindemittel und Ligandenmobilität mechanische Kontrollparameter für die Entwicklung von Adhäsionen darstellen. Die Bedeutung dieses mechanischen Milieus im Zusammenhang mit Zellen blieb umstritten. Ziel dieses Vorschlags war es, diese Debatte durch die Aufklärung der relativen Rolle spezifischer und generischer Wechselwirkungen zu lösen und ein tieferes Verständnis der Dynamik der Aggregation und Bindung von Cadherinen und anderen Adhäsionsproteinen im Zusammenhang mit der Aktivität der Zelle zu vermitteln. Aufbauend auf unserer hervorragenden Erfolgsbilanz auf dem Gebiet der Adhäsion wollten wir dieses Ziel erreichen, indem wir die modernsten synthetischen Modelle auf der Grundlage von Vesikeln und Zellen verbesserten und sie mit modernsten experimentellen Techniken untersuchten. Hochentwickelte bildgebende Verfahren und Datenanalysen, unterstützt durch eine umfassende theoretische Modellierung, wurden entwickelt, um einen soliden konzeptionellen Rahmen für das Verständnis der frühen Stadien der Bildung von adhäsiven Nanoclustern auf der Grundlage von Cadherinen und anderen Proteinen und ihrer mechanischen Regulierung zu schaffen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Recent Advances and Prospects in the Research of Nascent Adhesions. Frontiers in Physiology, 11.
Henning, Stumpf Bernd; Ambriović-Ristov, Andreja; Radenovic, Aleksandra & Smith, Ana-Sunčana
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Biomechanics as driver of aggregation of tethers in adherent membranes. Soft Matter, 17(44), 10101-10107.
Li, Long; Kamal, Mohammad Arif; Stumpf, Bernd Henning; Thibaudau, Franck; Sengupta, Kheya & Smith, Ana-Sunčana
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Ligand Nanocluster Array Enables Artificial-Intelligence-Based Detection of Hidden Features in T-Cell Architecture. Nano Letters, 21(13), 5606-5613.
Nassereddine, Aya; Abdelrahman, Ahmed; Benard, Emmanuelle; Bedu, Frederic; Ozerov, Igor; Limozin, Laurent & Sengupta, Kheya
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Molecular Biomechanics Controls Protein Mixing and Segregation in Adherent Membranes. International Journal of Molecular Sciences, 22(7), 3699.
Li, Long; Stumpf, Bernd & Smith, Ana-Sunčana
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Protein induced lipid demixing in homogeneous membranes. Physical Review Research, 3(4).
Stumpf, Bernd Henning; Nowakowski, Piotr; Eggeling, Christian; Maciołek, Anna & Smith, Ana-Sunčana
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First-Principle Coarse-Graining Framework for Scale-Free Bell-Like Association and Dissociation Rates in Thermal and Active Systems. Physical Review X, 12(3).
Janeš, Josip Augustin; Monzel, Cornelia; Schmidt, Daniel; Merkel, Rudolf; Seifert, Udo; Sengupta, Kheya & Smith, Ana-Sunčana
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Physics of Organelle Membrane Bridging via Cytosolic Tethers is Distinct From Cell Adhesion. Frontiers in Physics, 9.
Kamal, Mohammad Arif; Janeš, Josip Augustin; Li, Long; Thibaudau, Franck; Smith, Ana-Sunčana & Sengupta, Kheya
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Demixing of homogeneous binary lipid membranes induced by protein inclusions. Physical Review E, 107(5).
Nowakowski, Piotr; Stumpf, Bernd Henning; Smith, Ana-Sunčana & Maciołek, Anna
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Membrane Fluctuation Model for Understanding the Effect of Receptor Nanoclustering on the Activation of Natural Killer Cells through Biomechanical Feedback. Nano Letters, 24(18), 5395-5402.
Pandey, Ashish; Nowakowski, Piotr; Ureña, Martin Carlos; Abu, Ahmad Muhammad; Edri, Avishay; Toledo, Esti; Tzadka, Sivan; Walther, Jonas; Le Saux, Guillaume; Porgador, Angel; Smith, Ana-Sunčana & Schvartzman, Mark
