Einfluss der Strukturierung von Substraten auf die Nanomechanik von Focal Adhesion Points

Die molekulare Struktur von Oberflächen reguliert die Morphologie und Funktion von adhärenten Zellen. In diesem Antrag untersucht eine interdisziplinär zusammengesetzte Forschergruppe mit nanowissenschaftlichen, physikalischen, zellbiologischen und elektronenmikroskopischen Methoden die Bedeutung der strukturellen und biophysikalischen Aspekte der Zelladhäsion für die Motilität, das Wachstum und die Differenzierung von Zellen. Nicht nur die biochemischen Eigenschaften von Molekülen sondern auch deren Anordnung (Topographie) haben einen wesentlichen Einfluss. Das Verständnis der Wirkung der Nanostruktur der Kontaktflächen (hergestellt durch AFM-Lithographie und Mikrokontaktdruck) auf die Strukturdynamik von Adhäsionspunkten und des mit ihnen assoziierten Aktin-Zytoskeletts ist Voraussetzung, den Einfluss von schaltbaren Veränderungen der nanostrukturierten Kontaktflächen und damit der Anordnung der Adhäsionspunkte zu verstehen. Dazu wird die turn-over-Dynamik des fluoreszenzmarkierten Aktin-Zytoskeletts mit TIR-Mikroskopie untersucht. Durch die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von lebenden Zellen mittels AFM und, in subzellulären Kompartimenten, mit Mikrorheologie sowie durch den Vergleich mit der elektronenmikroskopisch bestimmten dreidimensionalen Struktur des zellmembrannahen Zytoskeletts soll die wichtige Rolle der Wechselwirkung Substrat – Adhäsionspunkte – Zytoskelett bei der zellulären Differenzierung und Herausbildung von Geweben besser verstanden werden.