TY  - GEN
UR  - https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/23183/
Y1  - 2017///
TI  - Aufklärung der ?5?1- und ?v?3 - Integrinfunktionen mittels integrinselektiver Mimetika auf goldnanostrukturierten Substraten
N2  - Die Kenntnis der spezifischen Aufgaben des ?5?1- und des ?v?3-Integrins ist entscheidend fu?r Studien der Zelladha?sion, des Zellspreitens sowie der Zellmigration. Solche Prozesse spielen eine große Rolle bei vielen pathologischen und physiologischen Vorga?ngen wie der Metastasenbildung, der embryonalen Entwicklung oder der Wundheilung. Bislang bleibt die Aufkla?rung der Funktion einzelner Integrine wa?hrend dieser Prozesse aufgrund fehlender spezifischer Moleku?lwerkzeuge, die jedes einzelne Integrin selektiv ansprechen, eine Herausforderung. Erst vor einiger Zeit wurden selektive Liganden entwickelt, die im Stande sind einzelne Integrine zu erkennen.
Im Fokus dieser Arbeit stand ein biomimetisches System, welches die Untersuchung der bestimmten Funktionen der Integrine ?5?1 und ?v?3 ermo?glichte. Dazu wurden hochselektive integrinspezifische Mimetika auf Goldnanopartikeln immobilisiert und als Imitation der extrazellula?ren Matrix den Zellen geboten.
Die Adha?sion der menschlichen Osteosarkomazellen U2OS, die beide Integrintypen exprimieren, wurde auf drei verschiedenen Goldnanopartikeln von 30, 60 und 90 nm fu?r beide Mimetika untersucht. Dazu wurde die projizierte Adha?sionsfla?che fu?r alle Absta?nde ausgemessen und quantifiziert. Ein signifikanter Unterschied wurde nicht nur zwischen der maximalen Zellfla?che sondern auch in der Progression der Zellfla?che mit der Zeit festgestellt. Mit zunehmenden Abstand der Goldnanopartikel nahm die maximale Zellfla?che fu?r beide Liganden ab. Jedoch zeigte sich auf dem ?5?1-Mimetikum eine ho?here maximale Zellfla?che im Vergleich zum ?v?3-Mimetikum. Weiterhin wurde mittels kinetischer Untersuchungen ein Unterschied in der Spreitgeschwindigkeit festgestellt. Auf dem ?5?1-Substrat konnten U2OS- Zellen sich immer schneller verankern und zusa?tzlich war der Anstieg der Zellfla?che mit der Zeit deutlich rascher als auf dem ?v?3-Substrat. Die schnellere Zellfla?chenprogression auf dem ?5?1-Mimetikum wurde fu?r alle drei Absta?nde festgestellt, je gro?ßer die Absta?nde jedoch wurden, desto kleiner fiel der Unterschied zwischen beiden Mimetika aus.
Die Analyse der Clustergro?ße unterschiedlicher Adha?sionsproteine zeigte ebenfalls Unterschiede zwischen der ?5?1-Integrin und der ?v?3-Integrin vermittelten Zelladha?sion, die zusa?tzlich von der Ligandendichte des Substrats abha?ngt. Es wurden Cluster der Adha?sionsproteine Vinculin und phospho-Paxillin auf unterschiedlichen Goldnanopartikelabsta?nden fu?r beide Mimetika zur quantitativen Auswertung herangezogen.
Vinculincluster besaßen auf dem ?v?3-Mimetikum eine gro?ßere Fla?che im Vergleich zum ?5?1- Mimetikum fu?r alle drei Absta?nde. Fu?r 30 und 60 nm unterschied sich die Fla?che signifikant. Fu?r 90 nm war die Clusterfla?che auf dem ?v?3-Substrat nur leicht erho?ht. Die Phosphorylierung des Paxillins wird fu?r beide Integrinmimetika durch die Ligandendichte auf dem Substrat dirigiert. Auf dem ?v?3-Substrat wurde fu?r die Tyrosinphosphorylierung des Paxillins ein signifikanter Unterschied zwischen den Absta?nden 30 und 90, sowie 60 und 90 nm festgestellt. Im Gegensatz dazu ergab sich fu?r das ?5?1-Mimetikum ein signifikanter Unterschied beim U?bergang von 60 auf 90 und von 30 auf 60 nm.
Bei der immunozytochemischen Untersuchung der Integrine wurde auf dem ?5?1-Substrat sowohl das ?5?1-Integrin als auch das ?v?3-Integrin nachgewiesen. Auf dem ?v?3-Substrat befanden sich ausschließlich ?v?3-Integrincluster. Die Anwesenheit der beiden Integrintypen auf dem ?5?1-Substrat ist ho?chstwahrscheinlich auf einen Rho-GTPasen-abha?ngigen Crosstalk zwischen den beiden Integrinen zuru?ckzufu?hren. Bei Inhibierung des ?v?3-Integrins mittels thiolfreien Mimetikums wurde die Zelladha?sion auf dem ?v?3-Substrat blockiert, wa?hrend auf dem ?5?1-Substrat die Adha?sion weiterhin ungehindert stattfand. Dagegen wurde bei Inhibierung des ?5?1-Integrins die Zelladha?sion auf dem ?5?1-Substrat verhindert und auf dem ?v?3-Substrat erfolgte diese einwandfrei. Bei der immunozytochemischen Integrinfa?rbung nach der Inhibierung wurde nun auf dem ?5?1-Substrat ausschließlich das ?5?1-Integrin mit fibrilla?ren Strukturen festgestellt, die vorzugsweise im Zellzentrum lokalisiert sind. Auf dem ?v?3-Substrat wurden dagegen nur ?v?3-Integrincluster detektiert. Demzufolge fu?hrt die Blockierung des ?v?3-Integrins zwar nicht zu einer Verhinderung der Zelladha?sion, jedoch wird die Ausbildung von stabilen ?5?1-Integrinclustern unterbunden. Resultierend aus den experimentellen Beobachtungen lassen sich deutliche Funktionsunterschiede zwischen dem Integrin ?5?1 und dem Integrin ?v?3 schlussfolgern. So scheint das ?5?1-Integrin eher eine gro?ßere Rolle bei der anfa?nglichen Zellanhaftung an das Substrat zu spielen, wa?hrend das ?v?3- Integrin fu?r die Ausbildung stabiler Fokaladha?sionen verantwortlich ist.
ID  - heidok23183
AV  - public
A1  - Schaufler, Viktoria
ER  -