Die Rolle der Intermediärfilamente für die Stressresistenz von 3D epithelialen Strukturen

• Antragsteller: Dr. Tom Golde
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445510097

Das Epithel ist eine dünne Zellschicht, welche die inneren und äußeren Oberflächen in Säugetierkörpern bedeckt. Dabei muss es ständig mechanische Spannung aushalten und ausüben. Für die Zellen innerhalb des Epithels ist es unabdinglich, dass sie sowohl in der Lage sind, sich stark zu verformen, als auch großen Kräften standzuhalten, um ein mechanisches Versagen des Gewebes zu verhindern. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass eine zentrale Rolle beim Erhalt der strukturellen Integrität von Zellen die großen Verformungen ausgesetzt sind von den Intermediärfilamenten (IF) ausgefüllt wird.IF gehören zu den am häufigsten vorkommenden Elementen des Zytoskeletts und besitzen einzigartige physikalische Eigenschaften bei großen Dehnungen. Allerdings ist das Wissen über den Beitrag der IF zu den physikalischen Eigenschaften von Zellen und der Erzeugung inter- und intrazellulärer Kräfte nach wie vor unvollständig. Das Ziel dieses Antrags ist es, die Hypothese, dass IF als „zellulärer Sicherheitsgurt“ fungieren, beweiskräftig zu testen und gleichzeitig zu verstehen, wie genau IF zu der mechanischen Widerstandskraft von Epithelstrukturen beitragen können. Zu diesem Zweck werden wir ein Modellsystem entwickeln, um Zellen innerhalb einer dreidimensionalen epithelialen Einzelzellschicht zu strecken. Wir werden dann IF und ihre Wechselwirkung mit anderen Bestandteilen des Zytoskeletts in gestreckten Zellen mit Superauflösung ablichten.Desweiteren werden wir die lokalen Kräfte an IF-basierten Zell-Zell Kontakten messen und IF mit optogenetischen Methoden direkt manipulieren. Schlussendlich werden wir die Zugrundeliegenden physikalischen Prinzipien mit fortschrittlichen Computermodellen untersuchen. Aus den für dieses Projekt entwickelten Techniken werden neue und leistungsfähige Werkzeuge für die Untersuchung der Rolle der IF in der Entwicklung und bei Erkrankungen des Epithels resultieren. Letztendlich erwarten wir, dass dieses Projekt unser Verständnis für den mechanischen Beitrag von IF zur Stressresistenz von Epithelstrukturen nachhaltig verbessern wird.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Spanien
• Gastgeber: Professor Dr. Xavier Trepat, Ph.D.