Membranbindung von Vinkulin beeinflusst zelluläre Funktionen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Vinkulin kann mit den beschriebenen Fähigkeiten als ein Schlüsselmoleküt für die Entwicklung, Regulierung und Übertragung von mechanischen Kräften in lebenden Zellen angesehen werden. Es kann festgehalten werden, dass das Zellverhalten in Abhängigkeit einer Phosphorylierung oder/und Lipidmembran-Bindung (Aminosäuren 1052-1066, Lipidanker) bzw. von Konformationsänderungen von Vinkulin beeinflusst wird. Speziell bestätigen die Untersuchungen, • dass der Wildtyp Vinkulintail (CTwt) in die Lipidmembran einbaut, und dass die Mutation von Vinkulin-tail, CTmut und (CTph = permanent phosphoryliert an Position 1065) den Einbau stark reduziert, während der Wildtyp (H3wt) und die H3 Mutante {H3mut) nur geringfügig mit der Lipidmembran interagieren. • dass i) die zelluläre Verteilung und Größe der fokalen Adhäsionskomplexe durch die Punktmutationen an Position 1065 von Vinkulin im Vergleich zum Wildtyp nicht verändert waren, und dass ii) die Phosphorylierung an Position 1065 nicht für den Einbau (recruitment) in fokale Adhäsionskomplexe wichtig ist, wohl aber für dessen zeitlich genaue Aktivierung und für die Regulierung fokaler Dynamik, sowie für die Entwicklung zellulärer Traktionskräfte. • dass i) die Vinkulin-Austauschdynamik in wachsenden fokalen Adhäsionskomplexen vermindert und direkt mit der Phosphorylierung von Vinkulin an Position 1065 gekoppelt ist, ii) Vinkulin in ausgereiften (mature) fokalen Adhäsionskomplexen höhere Traktionskräfte entwickelt als in reifenden und iii) die Vinkulin-Phosphorylierung während der Reifung (maturation) der fokalen Adhäsionskomplexe abnimmt. • dass das mechanische Verhalten von Zellen klar von der Konformation von Vinkulin (offen/geschlossen) abhängt, und dass Vinkulin nur im offenen Zustand die Anbindung von weiteren fokalen Adhäsionsproteinen (Paxillin, Aktin, etc.) erlaubt, sowie die zelluläre Kraftgeneration und ordnungsgemäße fokale Adhäsionsbildung ermöglicht. • dass Vinkulin die Zellmigration in einer 2D gegenüber einer 3D Umgebung unterschiedlich beeinflusst. Die durch Vinkulin vermittelte Festigung der fokalen Adhäsionskomplexe und der zytoskeletalen Strukturen führt zu einer verminderten 2D-Migration, während Vinkulin die kontraktile Kraftgeneration und deren Übertragung auf die fokalen Adhäsionskomplexe fördert, was in einer sterisch behindernden 3D Umgebung zu einer erhöhten Motilität beiträgt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Anchorage of vinculin to lipid membranes influences cell mechanical properties. Biophysical J 97, 3105-3112, 2009
Diez, G, P. Kollmannsberger, CT. Mierke, T.M. Koch, H. Vali, B. Fabry, W.H. Goldmann
- Becoming stable and strong: The interplay between vinculin exchange dynamics and adhesion strength during adhesion site maturation, Cell Motil Cytoskeleton, 66:50-364, 2009
Möhl, C, N. Kirchgessner, C. Schäfer, K. Küpper, S. Born, G. Diez, W.H. Goldmann, R. Merkel, B. Hoffmann
- Vinculin facilitates cell invasion into 3D collagen matrices. J Biol Chem 285:13121-13130, 2010
Mierke CT, Kollmannsberger P, Paranhos Zitterbart D, Diez G, Koch TM, Marg S, Ziegler WH, Goldmann WH, Fabry B
- Head/Tail interaction of Vinculin influences Cell Mechanical behavior. Biochem Biophys Res Comm, 406:85-88, 2011
Diez, G., V. Auernheimer, B. Fabry, W.H. Goldmann
