Crosstalk von Zytoskelettkomponenten
Die Zellen erhalten ihre Struktur und Morphologie durch das Zytoskelett, ein dynamisches Gerüst, das aus Mikrotubuli und Aktin-Filamenten besteht. Darüber hinaus regeln diese Strukturen die Migration, Adhäsion und Division von Zellen. Neuere Erkenntnisse zeigen, dass Mikrotubuli und Aktinfilamente bei vielen dieser Prozesse mittels der Aktivität spezifischer Linkermoleküle funktionell kooperieren. Ziel des EU-geförderten Projekts CYTOSKELETONCOUPLING (Active actin-microtubule crosstalk in reconstituted systems) war es, ein detailliertes Verständnis der Auswirkungen von Linkermoleküle auf die Co-Organisation von Aktin und Mikrotubuli zu erhalten. Zu diesem Zweck entwickelten die Wissenschaftler ein in-vitro-Modellsystem, wo Mikrotubuli aus Zentrosomen auf Deckgläsern in einem Netzwerk von Aktinfilamenten wuchsen. Zur Kopplung der beiden Komponenten benutzten sie das Linkermolekül TipAct, das in seiner Funktionalität dem Protein MACF ähnlich ist. Sie beobachteten, dass der Linker den wachsenden Mikrotubuli ermöglichte, die Bildung von Aktinbündeln zu steuern und Aktinfilamente zu transportieren. Mikrotubuli reagierten empfindlich auf die Anwesenheit von dichten Aktinnetzen und zugleich erfassten und führten Aktinbündel zuverlässig die wachsenden Mikrotubuli. Dieses Phänomen war unabhängig von der biochemischen Regulierung und trat in einem breiten Spektrum von verschiedenen geometrischen und mechanischen Bedingungen auf. Darüber hinaus untersuchte das Forschungsteam das Verhalten von Mikrotubuli in der Gegenwart oder Abwesenheit von Hindernissen. Mithilfe von Techniken der Fluoreszenzmikroskopie verfolgten sie die Dynamik der einzelnen wachsenden Mikrotubuli in-vitro und kombinierten die Daten mit stochastischen Computersimulationsmodellen des Zytoskeletts. Neben Grundlagenwissen zum Mechanismus des Crosstalk zwischen Zytoskelettkomponenten liefern die Erkenntnisse von CYTOSKELETONCOUPLING noch nie da gewesenen Einblicke in die Regulation von wichtigen zellulären Prozessen.
Schlüsselbegriffe
Zytoskelett, Crosstalk, Mikrotubuli, Aktin-Filamente, Linkermoleküle
