Mechanobiologie der Neutrophilen-Durotaxis: Wie Zentrosom und Mikrotubuli die Kernmechanik bei confinierter Neutrophilen-Durotaxis regulieren

• Antragstellerin: Dr. Fatemeh Abbasi, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 584722918

Neutrophile sind die häufigsten und am schnellsten migrierenden Immunzellen und ermöglichen eine rasche Abwehr von Pathogenen in Geweben, deren mechanische Steifigkeit stark variiert. Auf ihrem Weg aus dem Knochenmark zu Infektionsherden müssen sie steile Steifigkeitsgradienten überwinden (ein Prozess, der als Durotaxis bezeichnet wird) und sich unter starker mechanischer Konfinierung bewegen. Solche physikalischen Herausforderungen erfordern eine präzise Koordination der Erzeugung von Traktionskräften und der mechanischen Anpassung. Ein charakteristisches Merkmal von Neutrophilen ist ihr multilobulierter Zellkern, der eine außergewöhnliche Deformierbarkeit verleiht und die Passage durch Engstellen ermöglicht, die kleiner sind als die Zelle selbst. Die physikalischen Prinzipien, durch die Kernarchitektur und zytoskelettale Organisation gemeinsam die Kraftübertragung und die steifigkeitsgesteuerte Migration kontrollieren, sind jedoch bislang nur unzureichend verstanden. Mit Confinement Force Microscopy (CFM), einer von mir entwickelten Methode zur Quantifizierung dreidimensionaler Traktionskräfte während Live-Imaging, konnte ich zeigen, dass Neutrophile unter Konfinierung eine robuste 3D-Durotaxis ausführen. Beim Wechsel von weichen zu steifen Substraten zeigen sie eine vorübergehende Umverteilung der Traktionsspannungen, was darauf hinweist, dass die Steifigkeitserkennung ein aktiver, mechanisch regulierter Prozess ist und nicht eine passive Adhäsionsantwort. In diesem Projekt werde ich untersuchen, wie das Zentrosom und das Mikrotubuli-Zytoskelett die neutrophile Durotaxis unter geometrischer Konfinierung regulieren und wie sie während dieses Prozesses zur Aufrechterhaltung der Kernintegrität beitragen. Ich stelle die Hypothese auf, dass die Positionierung des Zentrosoms und die Organisation der Mikrotubuli als zentrale mechanische Regulatoren wirken, die die Kernverformung und das Gleichgewicht der Traktionskräfte während der Durotaxis abstimmen. Das Projekt wird CFM-basierte Kraftkartierung, steifigkeitskontrollierte Konfinierung und Live-Imaging von Zentrosomen, Mikrotubuli und Zellkernen kombinieren, um diese Prozesse quantitativ zu analysieren. Durch die Verknüpfung der Organellenpositionierung mit dem mechanischen Output wird diese Arbeit grundlegende Prinzipien der zellulären Mechanosensorik, der Koordination von Traktionskräften und der adaptiven Spannungsregulation in amöboid migrierenden Immunzellen aufdecken. Über die biophysikalische Vertiefung des Verständnisses neutrophiler Migration hinaus werden die Ergebnisse einen allgemeinen Rahmen dafür liefern, wie Zellen mechanische Signale in funktionelles Verhalten über verschiedene physiologische Kontexte hinweg übersetzen.

• DFG-Verfahren: Stelle