Mechanismen Aktin-vermittelter Krafterzeugung, Morphodynamik und Motilität einzelner Zellen

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Falcke; Professor Dr. Josef Alfons Käs; Professor Dr. Klemens Rottner
• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 260518605

Lebende Zellen wandern während der Embryogenese, Wundheilung oder Tumormetastase. In vielen Zellen und Phasen der Bewegung werden die Kraft und der Vorschub durch Polymerisation von Aktinfilamenten in speziellen Membranausstülpungen, den Pseudopodien und Lamellipodien, oder auch Wachstumskegeln von Axonen in Nervenzellen erzeugt. Dieselben Prozesse sind verantwortlich für die Morphodynamik von Zellen, Lamellipodien und Wachstumskegeln. Dieses Projekt untersucht, wie Aktinpolymerisation die Kraft erzeugt, die zu Zellbewegung und Morphodynamik führt. Die Kraft-Geschwindigkeits-Beziehung wird mit konstanter Kraft und positionsabhängiger Kraft mit scanning force microscopy gemessen werden. Dabei werden das Verhalten und die Rolle des retrograden Flusses des Aktinnetzwerkes beobachtet. Die experimentelle Modulation der Neubildung von Aktinfilamenten (Nukleation) sowie deren Vernetzung (cross-linking) gekoppelt mit Kraft-Geschwindigkeitsmessungen werden den Einfluss dieser Parameter sowie der Netzwerk-Rigidität auf die mechanischen Eigenschaften des Zellvorschubs und der Krafterzeugung offenbaren. Alle Experimente werden durch mathematische Modellierung begleitet und Hypothesen für Mechanismen durch Modellierung quantitativ formuliert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen