Anpassung der mechanisch-chemischen Selbstorganisation an zellulären Membranen an extrazelluläre Stressoren

• Antragsteller: Professor Dr. Milos Galic
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biophysik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434040756

Die Plasmamembran unterliegt kontinuierlichen Verformungen, welche in Länge und Amplitude variieren. Als Reaktion auf solche kurzlebige Membranverformungen werden krümmungsempfindliche Moleküle dynamisch an diese Stellen rekrutiert. Relevant für diesen Antrag, sind einige dieser Proteine in der Lage die Polymerisationsrate von Aktin-Filamenten, und folglich die auf die Membran ausgeübte Kraft lokal zu ändern. Dies wiederum erzeugt rezeptorunabhängige Rückkopplungsschleifen. Vor kurzem haben wir ein solches krümmungsabhängiges Modul identifiziert, welches in adhärenten Einzelzellen zu explorativen Suchmustern beiträgt (Begemann et al., Nature Physics). Wir konnten zeigen das dieses selbstorganisierende Modul, welches auf der dynamischen Rekrutierung krümmungsempfindlicher Signalmoleküle an Membranverformungen im Lamellipodium fußt, die Bewegungsmuster in einer Vielzahl von Einzelzell-Modellsystemen verändert. Die Konsequenzen externer Stressfaktoren für die Signalverarbeitung durch dieses Modul, und damit für das Suchmuster, sind jedoch noch unklar. In diesem Projekt wollen wir untersuchen, wie solche Informationen die Signalübertragung und somit die Zellbewegung beeinflussen. Insbesondere werden wir untersuchen (i) wie Temperatur das Bewegungsmuster der Zelle verändert, und (ii) wie die Substratsteifigkeit das Bewegungsmuster der Zelle beeinflusst. Um diese Fragen zu beantworten bedienen wir uns modernste zelluläre, biophysikalische und rechnergestützte Ansätze, welche wir im Labor entwickelt haben. Zusammengefasst erlaubt diese Studie neue Einblicke in die fundamentale Frage wie ein selbstorganisierendes Signalsystem es schafft das Bewegungsmuster der Zelle an verschiedene äußere Bedingungen anzupassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen