Integration intrazellulärer Kräfte
Die Zellbewegung wird durch eine mechanisch-chemische "Maschine" gesteuert, die aus zahlreichen Polymeren zellulären Proteinen wie Aktin, akzessorischen Proteinen und molekularer Motoren besteht. Aktin ist ein kugelförmiges, multifunktionales Protein und bildet zellinterne Gerüste – so genannte Mikrofilamente. Aktin ist an vielen zellulären Prozessen beteiligt, etwa der Muskelkontraktion, Zellbewegung, Zellteilung, Organellenbewegung, Zellsignalwegen, Etablierung von Zellkontakten und Zellform. Die Mechanismen jedoch, die den Zusammenbau des Motilitätsapparats steuern, sind kaum geklärt. Das EU-finanzierte Forschungsprojekt MOTILECELLBIOPHYSICS (Biophysical aspects of actin-based motility- An integrative whole-cell analysis) analysierte daher biophysikalische Aspekte der Selbstorganisation, die der Zellbewegung zugrunde liegen. An Keratozyten von Fischmodellen wurde erforscht, inwieweit die Wechselwirkung zwischen Aktinzytoskelett und Zellmembran die Motilität beeinflusst. Gemessen wurde die Membranspannung beweglicher Zellen unter verschiedenen Bedingungen, wobei es offenbar vor allem auf das Gleichgewicht zwischen Zytoskelettkräften und Zellmembran ankommt. Die Membranspannung kann dabei distal entlang der Zellmembran mechanische Kopplungsereignisse auslösen, was wiederum zeigt, dass Spannung für die breite Koordinierung der zellulären Dynamik eine zentrale Rolle spielt. Die Forscher arbeiteten an künstlichen Modellsystemen, die die zelluläre Aktindynamik in kontrollierter und definierter Weise nachvollziehen. So entwickelten sie ein rekonstituiertes System, das sich an der inneren Grenzfläche von Wasser-in-Öl-Emulsionen zu dynamischen Aktinfilamenten organisiert. Insgesamt förderte das Projekt damit neue Erkenntnisse zu den Mechanismen von Motilität und molekularen Wechselwirkungen, Regulationswegen und biophysikalischen Kräften in biologischen Aggregaten.
