Wie die Hautzellen schützen sich vor stress

Die Haut ist unsere größte organ, und, unter anderem bietet Sie Schutz gegen mechanische Einwirkungen. Um diesen Schutz gewährleisten und Haut-Zellen müssen miteinander verbunden werden und vor allem eng. Genau, wie diese mechanische Stabilität ist auf die molekulare Ebene war unklar, für eine lange Zeit. Forscher in der Arbeitsgruppe von Prof. Carsten Grashoff aus dem Institut für Molekulare Zellbiologie an der Universität Münster und das Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried haben in Zusammenarbeit mit Kollegen an der Ludwig-Maximilians-Universität München und der Stanford University in den USA, und Sie sind nun in der Lage, zu demonstrieren, wie sich mechanische Beanspruchung auf spezielle Adhäsion Punkte, so genannte desmosomes, verarbeitet wird. Sie entwarf eine mini-mess-Gerät, das bestimmen kann, Kräfte entlang der einzelnen Komponenten des desmosomes. In der Studie, veröffentlicht in Nature Communicationszeigen Sie, wie mechanische Kräfte propagieren entlang dieser Strukturen.

Zellen in der Haut kleben

Unsere Haut wirkt wie ein Schutzschild gegen äußere Einflüsse und hat zu widerstehen, die sehr unterschiedlichen Spannungen. Es muss in der Lage sein, sich zu Strecken, aber muss nicht reißen, wenn ausgesetzt zu große Belastungen. Zur Erfüllung dieser mechanischen Funktion, Haut-Zellen bilden spezialisierte Adhäsion Punkte, so genannte desmosomes, die Stärkung der Adhäsion zwischen den Zellen. Patienten mit mangelnder desmosomes leiden unter schweren Haut-Erkrankungen, die auftreten, nach der Exposition gegenüber mechanischer Beanspruchung. Was war bisher kaum verstanden, war aber, wie mechanische Kräfte, die Auswirkungen auf die einzelnen Komponenten der desmosomes. Die internationale Gruppe von Forschern hat eine Methode entwickelt, die für die Analyse der molekularen Kräfte auf diese Adhäsion-Punkte.

Miniatur-Frühlings-balance-Maßnahmen in Kraft desmosomes

„Diese Technik funktioniert in der Weise, die ähnlich wie ein Miniatur-Feder-Skala“, sagt Anna-Lena-Preis aus der Max-Planck-Institut, einer der führenden Autoren der Studie. Der Kraftsensor besteht aus zwei fluoreszierenden Farbstoffen, die verbunden sind mit einem Doppel-Peptid. Das Peptid wirkt als eine Feder, die gespannt ist, indem Sie nur ein paar piconewtons — das wiederum führt zu einer Veränderung der Farb‘ Ausstrahlung. Die Forscher sind in der Lage zu Lesen diese änderung mit einem Mikroskop, so dass die mechanischen Unterschiede an den einzelnen verbindlich Punkte bestimmt werden kann. In Ihren Experimenten entdeckten die Forscher, dass desmosomes sind nicht ausgesetzt, um jegliche mechanische Belastung, wie lange, wie äußere Kräfte nicht vorhanden sind. Wenn Zellen gezogen werden-wie es Häufig geschieht in der Haut-dann ist der mechanische stress wird sichtbar in der desmosomes. Diese Formen von stress hängt von der Kraft, die Größe und die Ausrichtung. „Wenn es nur geringen mechanischen stress, andere Strukturen in der Zelle tragen die Last. Aber wenn eine hohe Belastung Auftritt, dann desmosomes zu Hilfe kommen“, fasst Anna-Lena-Preis.