Raumzeitliche Restrukturierung des intrazellulären Aktinnetzwerks durch externe topologische und chemische Simulation

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Oberflächentopologie beeinflusst das Adhäsions- und Migrationsverhalten lebender Zellen, indem lokale und globale Änderungen der Zellmorphologie induziert werden. Dabei kommt dem Phänomen der Aktinwellen große Bedeutung für das Verständnis von Zytoskelettdynamik zu. Es gibt zahlreiche Studien über den Zusammenhang zwischen Aktinwellen und Zellmigration auf flachen Oberflächen, doch die Interaktion von Zellen mit dreidimensional strukturierten mikro- oder nanoskaligen Oberflächen und die dabei stattfindende Zytoskelett-Reorganisation ist noch weitgehend unerforscht. Im Zentrum dieses Projekts steht die Hypothese, dass Oberflächenstrukturen eine Neuorganisation, wie eine Aufspaltung intrazellulärer, planarer Aktinwellen in solitonartige Aktin-Teilwellen bewirken. Diese breiten sich bevorzugt entlang von Oberflächenkanten aus und ermöglichen Zellmigration auf und innerhalb von Strukturen. Ziel ist es, die Reorganisation des Aktinnetzwerks auf definierten Oberflächen und die dadurch bedingte Art der Zellbewegung zu untersuchen. Präzise räumliche Randbedingungen, wie geometrisch definierte Oberflächenstrukturen, kombiniert mit raumzeitlich exakt definierten chemotaktischen Reizen werden als externe Stimuli an die Zellen angelegt. Resultierende raumzeitliche Korrelationen von intrazellulären Aktinmustern mit externer Topologie, insbesondere lokale Aktinwellenbildung an Kanten oder Krümmungen, sollen durch Mikrofluoreszenz von Regulationsproteinen des Aktinkortexes in Kombination mit Methoden der Bildverarbeitung analysiert und in Zusammenarbeit mit Theoriegruppen modelliert werden. Schlüsselfunktionen von Regulationsproteinen sollen durch den Einsatz von „Knock-out“ Mutanten aufgeklärt werden.