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 Antibiotikaresistente Erreger in Haushaltsgeräten
16.02.2018 | Hochschule Rhein-Waal

nachricht Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt
16.02.2018 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

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: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Im Focus: Das VLT der ESO arbeitet erstmals wie ein 16-Meter-Teleskop

Erstes Licht für das ESPRESSO-Instrument mit allen vier Hauptteleskopen

Das ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile hat zum ersten Mal das kombinierte Licht aller vier 8,2-Meter-Hauptteleskope nutzbar gemacht....

Im Focus: Neuer Quantenspeicher behält Information über Stunden

Information in einem Quantensystem abzuspeichern ist schwer, sie geht meist rasch verloren. An der TU Wien erzielte man nun ultralange Speicherzeiten mit winzigen Diamanten.

Mit Quantenteilchen kann man Information speichern und manipulieren – das ist die Basis für viele vielversprechende Technologien, vom hochsensiblen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auf der grünen Welle in die Zukunft des Mobilfunks

16.02.2018 | Veranstaltungen

Smart City: Interdisziplinäre Konferenz zu Solarenergie und Architektur

15.02.2018 | Veranstaltungen

Forschung für fruchtbare Böden / BonaRes-Konferenz 2018 versammelt internationale Bodenforscher

15.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

17.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Strategien zur Behandlung chronischer Nierenleiden kommen aus der Tierwelt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics