Dynamische Kraftspektroskopie an einzelnen Rezeptor-Ligand Bindungen

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Die Adhäsion biologischer Zellen ist ein fundamental wichtiger biologischer Prozess. Trotzdem ist selbst die einfache physikalische Frage "Welcher Kraft widersteht die Bindung zweier Zellen und wie wird diese von den Eigenschaften der zugrunde liegenden molekularen Bindungen beeinflusst?" noch offen, da die Antwort auf komplexe Weise von den Materialeigenschaften der Zellen und der Bindungen abhängt. Um in dieser Frage Fortschritte zu erzielen, wird in diesem Projekt das Verhalten einzelner Bindungen zwischen Zelladhäsionsproteinen unter Einwirkung mechanischer Kräfte untersucht. Hierzu wird die, auf der Mikropipetten-Aspirations-Technik beruhende, dynamische Kraftspektroskopie eingesetzt. Erste Experimente an Modellsystemen zeigten, dass das Brechen einzelner Bindungen eine chemische Reaktion (d.h. ein statistischer Prozess) ist, deren Rate von der wirkenden Kraft abhängt. In diesem Projekt wird am Beispiel des Integrins a3b1 untersucht, ob dieses einfache Bild auch für die komplex aufgebauten Zelladhäsionsproteine gilt. Hierzu sind methodische Weiterentwicklungen notwendig. Das Verhalten von spezifischen Bindungen unter Last sollte durch Konformations-Subzustände und -Umwandlungen der beteiligten Proteine modifiziert werden. Zur Klärung dieser wichtigen Frage wird ein verfeinertes Modellsystem mit kontrollierten Proteinorientierungen etabliert.