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Zellwanderung

Im Gegensatz zu sessilen Zellen zeichnen sich wandernde Zellen durch eine Polarität verschiedenster Zellstrukturen aus. Hierdurch sind speziell das Zytoskelett, Adhäsionsstrukturen, sowie die Dynamik der Zelle regulierende Moleküle ungleichmäßig, aber streng reguliert in der Zelle verteilt. Hinzu kommt, dass aufgrund der Wanderung von Zellen, Strukturen ständig neu aufgebaut, stabilisiert und schließlich wieder abgebaut werden müssen, also eine sehr viel höhere Dynamik aufweisen, als in nicht wandernden Zellen. Als Folge der polarisierten Strukturen kommt es auch bei der Erzeugung zellulärer Kräfte zu einem Ungleichgewicht und einer Summe aller kontrahierenden Kräfte, die, anders als bei sessilen Zellen, nicht null ist und den viskoelastischen Zellkörper in eine bestimmte Richtung verformt. Wanderungsbewegungen sind für jeden Zelltyp in Geweben mindestens während der Embyonalentwicklung von entscheidender Bedeutung. Für einige andere Zelltypen ist Fortbewegung essentiell notwendig zur Ausübung ihrer biologischen Funktion. Beispiele sind Zellen des Immunsystems (Monozyten) oder Epithelzellen während des Wundverschlusses (Keratinozyten).

KeratinozytenMigrierende Keratinozyten bilden beständig auf hochdynamische Weise neue zytoskelettale Strukturen sowie Adhäsionskomplexe aus, um sich fortzubewegen (hier nach rechts). Die Neubildung der Adhäsionsstrukturen beginnt in den Filopodien (Pfeile, rechtes Bild) wo diese an das Zytoskelett angeknüpft werden. Fokaladhäsionen sind grün markiert, im rechten Bild ist Aktin rot dargestellt.

Wir untersuchen intensiv, wie sich Zytoskelett sowie Adhäsionsstrukturen während Wanderungsbewegungen verändern und sich der Notwendigkeit der dynamischen Veränderung anpassen. Proteinkomplexe, die insbesondere für die Ausbildung neuer Adhäsionen bei der Wanderung von Zellen notwendig sind, werden ebenso untersucht wie die Reifung dieser Strukturen inklusive der zugrundeliegenden Regulationsmechanismen. Komplementiert werden diese Analysen durch zeitlich und lokal hoch auflösende Untersuchungen der während der Wanderung von Zellen entstehenden Kräfte sowie der dynamischen Verlagerung und Modifikation von Proteinen, mit deren Hilfe Zellen schnell vorhandene Adhäsionsstrukturen vergrößern, stabilisieren sowie abbauen können. Ziel dieses Arbeitsschwerpunktes ist das Verständnis des Wechselspiels zwischen zellulärer Mechanik und Zellmigration


Ansprechpartner: Dr. Bernd Hoffmann


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