Intermediärfilament-Assemblierung und -Netzwerkbildung
Das Zytoskelet gibt der Zelle ihre mechanischen Eigenschaften. Aktinfilamente, Mikrotubuli und Intermediärfilamente sind die wichtigsten Bausteine dieser dichten intrazellulären Netzwerke. Während Aktin und Mikrotubuli hochkonserviert in eukaryotischen Zellen vorkommen, zeichnet sich jeder Zelltyp durch eine sehr spezifische Kombination von Intermediärfilamenten aus. Wir untersuchen in vitro Systeme aus rekonstituierten Intermediärfilament-Netzwerken, um die Assemblierungsdynamik und anschließende Netzwerkbildung zu verstehen. Außerdem interessieren wir uns für die mechanischen Eigenschaften einzelner Intermediärfilamente.
Susanne Bauch, Martha Brennich, Christian Dammann, Bernd Nöding
Intermediärfilamente in Mikrokanälen verschiedener Breite
Intermediärfilament-Dynamik in der Zelle
Keratin kommt in sehr großen Mengen in Epithelzellen (Zellen an der Gewebeoberfläche) vor und bildet dicke zytoplasmatische Bündel. Wir untersuchen die Struktur und Dynamik dieser Keratin-Bündel in lebenden Zellen, um den Einfluss von und die Wechselwirkung mit anderen zytoskeletalen Proteinen und molekularen Motoren zu verstehen.
Jens Nolting, Jannick Langfahl, Britta Weinhausen
Interzelluläres Keratin-Netzwerk
Mechanische Eigenschaften von Blutzellen
Blutplättchen (Thrombozyten) können ihr Aktin-Zytoskelet und damit ihre Form auf einer Zeitskala von wenigen Minuten ändern. Wir wollen diese dynamischen Prozesse verstehen und die Kräfte charakterisieren, die die Zellen dabei auf ihre Umgebung ausüben. Weiterhin untersuchen wir Blutplättchen auf strukturierten Substraten im Hinblick auf die Strukturbildung im Aktin-Zytoskelett während der Aktivierung.
Sarah Schwarz, Rabea Sandmann
Video eines aktivierenden Blutplättchens auf einer Glasoberfläche (100x Echtzeit)
Aktinfilamente bei hoher Auflösung - Haarzellen als Modelsystem
Das Aktin Zytoskelett in Stereozilien von Haarzellen im Innenohr weist eine ausgesprochen geordnete Struktur von parallelen Bündeln auf. Wir nutzen konfokale und STED Mikroskopie um die molekulare Zusammensetzung dieser sehr spezifischen Aktinstrukuren während der Entwicklung des Organismus zu untersuchen. Weiterhin führen wir ortsaufgelöste Röntgen-Nanodiffraktionsexperimente durch, um herauszufinden, ob die charakteristischen Abstände sich abhängig von den physiologischen Bedingungen in der Zelle ändern.
Valeria Piazza
Actin Zytoskelett in Stereozilien des Innenohrs (Maus, adult, Breite des Bildes 10 µm)
Mikrofluidik und hochauflösende Abbildungsmethoden
Wir verwenden hochauflösende Abbildungsmethoden, wie optische Mikroskopie (Hellfeld, Fluoreszenz, Polarisation, Phasenkontrast und DIC), Röntgenmikroskopie und –streuung in Verbindung mit mikro- und nanostrukturierten Oberflächen und Mikrofluidik-Messzellen. Die Mikrofluidik bietet den Vorteil, dass wir die biologischen Systeme in einer physiologischen Umgebung und gleichzeitig unter dem Einfluss von Flussfeldern, Gradienten (z.B. pH-Milieu oder spezifische Reagenzien) und räumlicher Einschränkung beobachten können. Wir entwickeln Methoden, um diese eigens entwickelten Messzellen mit verschiedenden Abbildungsmethoden zu kombinieren.
Röntgenstreuung und Nanodiffraktion
Wir nutzen Röntgen-Kleinwinkelstreuung (SAXS) um die makromolekulare Struktur zytoskeletaler Proteine in vitro zu untersuchen. Die Kombination mit Mikrofluidik erlaubt es uns dabei, zeitaufgelöste Untersuchungen der Strukturen, induziert durch Änderungen der chemischen Umgebung, durchzuführen. Außerdem wenden wir Röntgen-Nanodiffraktion an, um die Struktur intrazellulärer Keratinbündel zu untersuchen. Diese Methode ermöglicht es, hochaufgelöste Messdaten aufzunehmen, während die Probenpräparation das System nicht unnötig beeinflusst.
