Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das kleine Kräftemessen

05.11.2015

Mithilfe von Talin können Zellen mechanische Reize wahrnehmen

Ob wir uns in ein Daunenbett kuscheln oder eine harte Pritsche bevorzugen, ist meist eine Frage der persönlichen Vorliebe. Bei Zellen aber werden das Wachstum, die Entwicklung oder die Bewegung auf vorhersagbare Weise von der Steifheit ihrer Umgebung beeinflusst.


Das zelluläre Protein Talin (rot), hält bei der Anheftung von Zellen an Oberflächen mechanische Kräfte von etwa sieben bis zehn Piko-Newton aus. Dabei steht es in direkter Verbindung mit dem dem Zellskelett (grau). Mit Hilfe dieser Bindung bestimmen Zellen die Steifigkeit ihrer unmittelbaren Umgebung. Dies verstärkt die Haftung der Zelle auf harten Oberflächen (links). Kann die mechanische Talin-Bindung nicht gebildet werden (rechts), können die Zellen nicht mehr erkennen, wie steif ihre Umgebung ist.

© MPI für Biochemie/Carsten Grashoff

Wie allerdings mechanische Informationen von Zellen erkannt und weiterverarbeitet werden, ist weitestgehend unklar. Wie in Nature Cell Biology berichtet, hat ein Team um Carsten Grashoff vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried bei München eine Methode entwickelt, mit der sich genau untersuchen lässt, wie Zellen die mechanischen Eigenschaften von Geweben erkennen.

Zellen spüren die mechanischen Eigenschaften ihrer unmittelbaren Umgebung, etwa Nachbarzellen, die sie umgebende extrazelluläre Matrix und physikalischen Stress. Dabei übersetzen sie mechanische Kräfte in biochemische Signale, die sich wiederum auf das Verhalten der Zellen selbst – von der Differenzierung bis zum hin programmierten Zelltod – auswirken. Allerdings liegen die mechanischen Kräfte, die entlang einzelner Moleküle wirken, im Bereich von nur wenigen Piko-Newton. Kräfte in dieser Größenordnung, konnten mit konventionellen Methoden nicht untersucht werden.

Grashoff und seine Kollegen haben nun fluoreszierende Sonden entwickelt, die bei Krafteinwirkungen von wenigen Piko-Newton ihre Farbe ändern. Werden diese genetisch in ein Protein inseriert, können die molekular wirkenden Kräfte mikroskopisch in lebenden Zellen bestimmt werden. Die Forscher konnten mit Hilfe dieser Methode nun zeigen, dass einer der Hauptakteure, das zelluläre Protein Talin-1, bei der Anheftung von Zellen an Oberflächen mechanische Kräfte von etwa sieben bis zehn Piko-Newton aushält. „Überraschend war für uns, wie kritisch diese Bindung für das mechanische Empfinden der Zellen ist, denn Zellen ohne funktionierendes Talin sind mechanisch so gut wie taub und können sich nicht mehr auf ihre mechanische Umgebung einstellen", sagt Grashoff.

Da fast alle Zellen unseres Körpers eine oder mehrere Formen von Talin produzieren, ist es wahrscheinlich, dass der neu gezeigte Mechanismus für die Entwicklung und Funktion der meisten Organe wichtig ist. Die neue Methode wird daher vermutlich breite Anwendung finden auch weil sich die Sonde, wie schon ein älterer Prototyp aus dem Labor Grashoff, zur Untersuchung einer Vielzahl von unterschiedlichen Proteinen anwenden lässt. Warum sich manche Menschen weicher und andere härter betten, bleibt allerdings weiterhin offen.


Ansprechpartner

Dr. Christiane Menzfeld
Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried
Telefon: +49 89 8578-2824

Fax: +49 89 8578-3777

E-Mail: menzfeld@biochem.mpg.de


Dr. Carsten Grashoff
Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried
Telefon: +49 89 8578-2416

E-Mail: cgrasho@biochem.mpg.de


Originalpublikation
K. Austen, P. Ringer, A. Mehlich, A. Chrostek-Grashoff, C. Kluger, C. Klingner, B. Sabass, R. Zent, M. Rief, C. Grashoff

Extracellular rigidity sensing by talin isoform-specific mechanical linkages

Nature Cell Biology, November 2015 DOI: 10.1038/ncb3268

Dr. Christiane Menzfeld | Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften