Labor Rocks: Systemische Zelldynamik

Wir wollen verstehen, wie Zellen ihre Form verändern und sich gerichtet bewegen. Diese Prozesse sind bei vielen Krankheitsbildern gestört, allen voran bei der Krebsentstehung. Wichtig hierbei sind mechanische Kräfte, die vom Aktin Zytoskelett generiert und durch Proteine der Rho GTPase Familie gesteuert werden. In den letzten 30 Jahren hat man die wesentlichen Komponenten dieser Vorgänge identifiziert und Signalwegen zugeordnet. Fundamentale nicht-lineare Eigenschaften zellulärer Dynamik können hiermit aber nicht erklärt werden, beispielsweise wie Zellen räumlich-zeitliche Signalmuster erzeugen und aufrechterhalten, die essentiell sind für die gezielte lokale Kontrolle des Zytoskeletts. Solche Eigenschaften höherer Ordnung entstehen aus einem Netzwerk von Rückkopplungsschleifen.

Um die Organisationsprinzipien dieser Prozesse besser zu verstehen, untersuchen wir die Kontrolle der Zellmorphogenese auf der Systemebene. Das heißt, wir betrachten die daran beteiligten Komponenten (Zytoskelett, Rho Proteine und weitere Signalmoleküle) nicht als separate Elemente, sondern erforschen, wie sie rekursive Interaktionen eingehen und dadurch als funktionelle Einheit mit neuen Eigenschaften wirken. Unser Fokus liegt dabei auf den RhoGEF und RhoGAP Regulatorproteinen, für die wir einzigartige Untersuchungswerkzeuge generiert haben und gezeigt haben, dass sie eine Schlüsselfunktion in der Koordination der Zytoskelettdynamik haben. Wir erforschen nun, wie diese Proteine eine wichtige Rolle in der Vermittlung von Rückkopplungsphänomenen einnehmen, beispielsweise im Kontext der Polarisierung migrierender Zellen. Für unsere Forschung nutzen wir Proteomics-Ansätze sowie moderne fluoreszenzmikroskopische Verfahren, mit denen wir diese Prozesse in ihrem natürlichen Kontext visualisieren, beeinflussen und quantifizieren. Das Verständnis zellulärer Morphogenese leistet einen wichtigen Beitrag zur medizinischen Grundlagenforschung.

Link: www.rockslab.org