Kraftkopplung in Zellen

Abstract

In dieser Arbeit wird zum ersten Mal gezeigt, wie durch Verformung eines elastischen Substrates, Kraft in Zellen übertragen werden kann und an welchen Punkten diese Kraft in Zellen übertragen wird. Da sich eine eingeleitete Kraft nicht gleichmäßig im Substrat verteilt, wurden Bereiche mit hoher Krafteinleitung identifiziert und weiter charakterisiert. Hierbei konnte gezeigt werden, dass unter Einfluss einer von außen eingeleiteten Dehnung, die Fokaladhäsionen fest mit dem Untergrund verbunden sind und dass die Kopplung, zwischen der Zelle und ihrer Umgebung, im Bereich der Fokaladhäsionen und den Stressfaserenden stattfindet. In diesem Bereich konnte eine plastische Verformung der Stressfaserenden beobachtet werden. Darüber hinaus konnte ausgeschlossen werden, dass diese Verformung durch Aktin-Polymerisation verursacht wird. Als Ergebnis der plastischen Verformung an den Enden und einer abnehmenden Gesamtspannung der Zelle, konnte gezeigt werden, dass die Zellen nach einer Dehnung weniger Kraft ins Substrat einleiten können, als vor der Dehnung.<br /> Der genaue Mechanismus bei der plastischen Verformung bleibt der klassischen Mikroskopietechnik verborgen. Um diese Strukturen auflösen zu können bedarf es einer hochauflösenden Mikroskopietechnik, wie sie zur Zeit in vielen Instituten entwickelt wird. <br /> In diesem Zusammenhang wurde damit begonnen ein dSTORM-Aufbau zu etablieren. Bei dieser Mikroskopietechnik wird das stochastische Blinken von Fluoreszenzfarbstoffen ausgenutzt. Die Position einzelner Signale kann dabei sehr genau bestimmt werden. Die Summe dieser Positionen liefert ein Gesamtbild der abzubildenden Struktur, dessen Auflösungsgenauigkeit im Nanometerbereich liegt. Da diese Technik hochsensibel gegenüber verschiedenen Parametern, wie zum Beispiel dem Signal zu Rauschverhältnis und der Ausleuchtung ist, bedarf es einer genauen Kalibrierung eines jeden dSTORM-Aufbaus. In dieser Arbeit wurden Kontrollmessungen durchgeführt und Parameteränderungen simuliert, um den Grundstein für spätere Experimente zu legen, die ein genaues Bild von den Strukturen im Bereich zwischen Fokaladhäsionen und den Stressfaserenden liefern sollen. Darüber hinaus wurde ein Verfahren etabliert, durch das es möglich ist, die durch Thermik verursachte Bewegung der Probe zu erfassen, da diese im Bereich der Nanoskopie einen sehr großen Störfaktor darstellt. Hierzu wurden neben den klassischen Fluoreszenzfarbstoffen, die in späteren Experimenten zur Markierung der Strukturen in der Zelle dienen werden, auch fluoreszierende Kugeln auf die Oberfläche der Probe gebracht. Bei den anschließenden Aufnahmen können die Kugeln getrennt von dem anderen Farbstoff aufgenommen werden. Zudem wurde eine Software entwickelt, die es erlaubt mikroskopische Aufnahmen zeitnah zu analysieren, während gleichzeitig die thermische Bewegung der Probe kompensiert wird.