Das WIN-Kolleg

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PROTEIN KINASE D-MEDIATED EXTRACELLULAR MATRIX
DEGRADATION MONITORED BY AN OPTICAL BIOSENSOR
Sprecherin: Angelika Hausser
Kollegialen: Angelika Hausser1 und Claudia Pacholski2
Mitarbeiter: Verena Boschert, Sandra Barisic, Stefan Quint
1 Institut für Zellbiologie und Immunologie der Universität Stuttgart
2 Max-Planck-Institut für Metallforschung, Neue Materialien und Biosysteme
Zusammenfassung
In diesem interdisziplinären Gemeinschaftsprojekts wird ein optischer Biosensor ent-
wickelt, mit dem die Degradation der extrazellulären Matrix und damit das invasive
Potential von Tumorzellen schnell und einfach erfaßt werden kann. Der Biosensor
wird auf die für diese Fragestellung schwierigen Anforderungen optimiert, so dass er
auch einen Beitrag zur Aufklärung der molekularen Mechanismen und Signalwege,
die Tumorzellinvasivität steuern, leisten kann. In diesem Zusammenhang wird insbe-
sondere die Funktion der Proteinkinase D (PKD) detailliert untersucht.
Herstellung eines optischen Biosensors für die quantitative Bestimmung von extrazellulärer
Matrix degradation
Unter der Migration von Zellen versteht man die aktive Fortbewegung einzelner
Zellen oder Zellverbände in einem Organismus. Zellmigration ist daher essentiell für
physiologische Prozesse wie z. B. Wundheilung oder Immunantwort, aber ist auch
eine Schlüsseleigenschaft von Tumorzellen, die aus dem Primärtumorgewebe aus-
brechen und im weiteren Verlauf verschiedene zelluläre und strukturelle Barrieren
durchdringen können. Diese sogenannte Invasion von Tumorzellen stellt einen kom-
plexen Vorgang dar, in dem der kontrollierte lokale Abbau der extrazellulären Matrix
durch diese Zellen eine entscheidende Rolle spielt. Die Aufklärung der Signalwege
und Proteine, die diese zellulären Vorgänge steuern, ist daher ein wichtiger Beitrag
zum Verständnis dieses Prozesses.
Ein wichtiges Kriterium für die Identifizierung von Invadopodien ist die ein-
deutige Korrelation dieser Strukturen mit ECM-Degradation. Im Umkehrschluß
kann nur über die Quantifizierung der ECM-Degradation eine Aussage über die
Bildung von Invadopodien und das invasive Potential der Zellen getroffen werden.
Der experimentelle Nachweis von Invadopodienbildung und ECM-Degradation
wird bisher mit einem „klassischen“ Invadopodien-Assay durchgefuhrt. In diesem
Assay werden invasive Tumorzellen auf einer fluoreszenzmarkierten ECM-Kompo-
nente kultiviert. Der Abbau der ECM durch Invadopodien fuhrt zum Verlust des
Fluoreszenzsignals an dieser Stelle. Im Fluoreszenzmikroskop können diese nicht-
fluoreszierenden, schwarzen Stellen detektiert und durch Kolokalisation mit bekann-
ten Markerproteinen wie dem Aktin-bindenden Protein Cortactin mit Invadopodi-