Aktuelles

Institutsseminar SS 2019

27. Juni
Lisa Fischer, AG Grashoff
„Nanoscale organization of talin“

11. Juli
Tasnim Arroum, AG Busch
“Analysis of OXPHOS structural heterogeneity and metabolic plasticity“

Die Vorträge finden um 09:15 Uhr im Raum 108, Schlossplatz 5 statt.

Lemke Pressrelease Cg
Die Talin-Kraftsensor-Fliege – Das obere Bild zeigt eine erwachsene Talin-Kraftsensor-Fliege, die den Talin-Kraftsensor in all ihren Geweben bildet. Das untere Bild zeigt einen Längsschnitt durch den Fliegenoberkörper entlang der magenta-farbenen Linie im oberen Bild. Sechs Flugmuskeln sind in Magenta zusehen und der Talin-Kraftsensor in Grün an den Muskel-Sehnen-Verknüpfungen.
© S. Lemke et al.

Wie halten Verknüpfungen von Muskeln und Sehnen ein Leben lang?

Zellbiologen zeigen in Fruchtfliegen, wie ein Protein mechanische Belastungen an Muskel-Sehnen-Verbindungen steuert.
Viele Muskeln sind mit Sehnen verknüpft, was Tieren das Laufen, Schwimmen oder Fliegen ermöglicht. Die dazu notwendigen Kräfte werden von Aktin- und Myosinfasern erzeugt, die an Muskel-Sehnen-Verknüpfungen angeheftet sind und daran ziehen. Während der Entwicklung müssen diese Muskel-Sehnen-Verknüpfungen so gebaut werden, dass sie die hohen mechanischen Kräfte aushalten, die während des Lebens auftreten können. Ein interdisziplinäres Team aus dem französischen Marseille, München und Münster hat es nun geschafft, die mechanischen Kräfte zu messen, die an einem Muskel-Sehnen-Verknüpfungsprotein namens Talin ziehen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzten die Flugmuskulatur der Fruchtfliege Drosophila für diese molekularen Kraftmessungen und stellten fest, dass bei der Entwicklung von Muskel-Sehnen-Verknüpfungen nur ein überraschend kleiner Anteil der Talin-Moleküle Kräften ausgesetzt ist. Gleichzeitig fanden sie heraus, dass die Muskeln eine hohe Anzahl von Talin-Molekülen an den Verknüpfungen ansammeln, um mit den zunehmenden Kräften im Gewebe umgehen zu können. Auf diese Weise können sich viele Talin-Moleküle die hohen Kräfte der Muskelkontraktionen, zum Beispiel während des Fliegens, dynamisch aufteilen. „Dieses mechanische Anpassungskonzept ermöglicht, dass Muskel-Sehnen-Verknüpfungen ein Leben lang halten können“, sagt Sandra Lemke, Biologiedoktorandin am Max-Planck-Institut für Biochemie (MPIB) in Martinsried, die den Großteil der Experimente durchführte. Leiter der Studie waren Dr. Frank Schnorrer vom Institut für Entwicklungsbiologie der Universität Marseille und Prof. Dr. Carsten Grashoff von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU). Die Studie ist in der Fachzeitschrift „Plos Biology“ erschienen. mehr


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Mikroskopische Aufnahme des Herzmuskels. Die sich wiederholenden, gestreiften Elemente stellen Sarkomere dar, und die dunklen Strukturen repräsentieren die Mitochondrien.
© Andreas Unger

Neue Komponente der Herzmuskulatur entdeckt

WWU-Forscher identifizieren bislang unbekannte Funktionsweise eines Motorproteins

Damit das Herz richtig arbeiten kann, muss es Muskelkraft aufbringen. Dies geschieht, indem sich zahlreiche Sarkomere, die kleinsten Einheiten des Herzmuskels, verkürzen. Die hierzu notwendige Zugkraft basiert auf der Aktivität von klassischen Motorproteinen, die ihrerseits Proteinfäden des Sarkomers gegeneinander verschieben. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) haben nun in Kooperation mit Forschern aus dem kanadischen Toronto und dem niederländischen Leiden mehr über die Funktion eines bestimmten Motorproteins herausgefunden, dem Myosin 18A, kurz Myo18A. Sie entdeckten, dass eine neue Variante des Proteins für die mechanische Stabilisierung des Sarkomers im Herzen verantwortlich ist. Die Ergebnisse könnten dabei helfen, die Grundlagen des Herzmuskel-Aufbaus und dessen Kontraktion besser zu verstehen. Die Studie ist in der Fachzeitschrift „The Journal of Biological Chemistry“ erschienen und als Forschungshöhepunkt, dem „Editors’ Pick“, ausgezeichnet worden. mehr

Wie sich Hautzellen vor mechanischem Stress schützen

Zellbiologen der Universität Münster entwickeln neues Verfahren um die Verarbeitung mechanischer Kräfte in Zellen zu messen
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© AG Grashoff

Die Haut ist unser größtes Organ und dient unter anderem dem Schutz vor mechanischen Einflüssen. Um diesen Schutz zu gewährleisten, müssen Hautzellen besonders eng miteinander verbunden sein. Wie genau diese mechanische Stabilität vermittelt wird, war jedoch lange Zeit unklar. Forscherinnen und Forscher in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Carsten Grashoff des Instituts für Molekulare Zellbiologie der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) und des Max-Planck-Instituts für Biochemie konnten nun gemeinsam mit Kollegen der Stanford Universität (USA) zeigen, wie mechanische Belastungen an speziellen Zell-Haltepunkten, den sogenannten Desmosomen, verarbeitet werden. Dazu haben sie ein Minimessgerät entwickelt, mit dem Kräfte entlang einzelner Bestandteile in Desmosomen bestimmt werden können. In der in Nature Communications veröffentlichten Studie zeigen sie mit Hilfe der Technik, wie mechanische Kräfte an diesen speziellen Haltepunkten verarbeitet werden.

Myo19
Abbildung: Beladung des Motorproteins Myo19 mit Mitochondrien. Myo19 wird durch das in der äusseren Mitochondrienmembran verankerte Protein Miro an die Mitochondrien rekrutiert und dadurch stabilisiert. Es kompetitiert für diese Bindung mit einem Verbindungsstück (TRAK), welches die Mikrotubuli-abhängigen Motorproteine Kinesin (vorwärts) und Dynactin/Dynein (rückwärts) an die Mitochondrien knüpft.
© AG Bähler

Wie in Zellen Zugmaschinen mit ihrer Fracht verbunden werden und ihren Auslieferungsort erreichen

AG Bähler veröffentlicht neue Forschungsergebnisse

Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle. Sie besitzen eigene Erbinformation und können daher nicht neu entstehen und müssen bei der Zellteilung gleichmäßig auf die Tochterzellen verteilt werden. Mitochondrien können in Zellen entlang zwei verschiedener Verkehrswege, den Zytoskelettfasern Mikrotubuli und Aktinfilamente, transportiert werden. Arbeiten der AG Bähler haben nun die Anheftungsstelle an Mitochondrien für das Motormolekül Myosin XIX (Myo19), das den Transport der Mitochondrien entlang von Aktinfilamenten vermittelt, identifiziert. Diese Anheftungsstelle stabilisiert das Motormolekül Myo19. Wenn die Anheftungsstelle fehlt, wird das Motormolekül Myo19 entsorgt. Interessanterweise dient diese Anheftungsstelle auch indirekt über ein Verbindungsstück für die Anheftung der für den bidirektionellen Transport der Mitochondrien entlang der Mikrotubuli verantwortlichen Motoren. Es gibt daher ein Gerangel der drei Motoren um die gleiche Anheftungsstelle an den Mitochondrien und dementsprechend ihre korrekte Verteilung und Auslieferung.

Originalpublikation:
Identification of Miro1 and Miro2 as mitochondrial receptors for myosin XIX.
Oeding SJ, Majstrowicz K, Hu XP, Schwarz V, Freitag A, Honnert U, Nikolaus P, Bähler M.
J Cell Sci. 2018 Sep 10;131(17). pii: jcs219469. doi: 10.1242/jcs.219469.

First person – Stefanie Jennifer Oeding
J Cell Sci 2018 131: jcs223941 doi: 10.1242/jcs.223941

Carsten Grashoff mit BINDER Innovationspreis 2018 ausgezeichnet

Carsten Grashoff Wwu Janna Knieriemen
© WWU/Janna Knieriemen

Die Deutsche Gesellschaft für Zellbiologie (DGZ) zeichnet alljährlich herausragende Forschung im Bereich der Zellbiologie mit dem BINDER Innovationspreis aus. Die Ehrung wird in diesem Jahr an Prof. Dr. Carsten Grashoff für die Entwicklung von Methoden vergeben, welche eine quantitative Analyse mechanischer Kräfte in Zellen ermöglichen. Die Technik erlaubt die Untersuchung molekularer, mechanischer Prozesse unter physiologischen Bedingungen und ist daher zu einem bedeutenden Werkzeug geworden, um mechano-biologische Vorgänge in Zellen und Geweben zu vermessen. Der Preisverleihung findet im Rahmen des diesjährigen internationalen Kongresses der DGZ in Leipzig am 17. September 2018 statt.

Die Fähigkeit, mechanische Kräfte generieren, erkennen und auf sie antworten zu können, ist eine der fundamentalen Eigenschaften von Zellen. Wie mechanische Signale jedoch auf molekularer Ebene verarbeitet werden, war lange Zeit unklar. Ein Grund dafür war das Fehlen geeigneter Verfahren, mit denen mechanische Kräfte bestimmt werden können, die auf einzelnen Molekülen in Zellen lasten. Carsten Grashoff und seine Arbeitsgruppe haben solche Methoden entwickelt und optimiert, so dass kleinste mechanische Kräfte von nur wenigen Piconewton in Zellen quantifiziert werden können. Durch Einbringen von genetisch verschlüsselten, kalibrierten Kraftsensoren in spezifische Proteine und durch Expression dieser Konstrukte in Zellen, können Änderungen molekulare Zugkräfte durch quantitative Mikroskopie-Verfahren zeitlich und räumlich aufgelöst werden. Erste Studien des Grashoff Labors fokussierten auf Prozesse der Zelladhäsionsmechanik und führten zu der Entdeckung einer mechanischen Bindung, die für die Rigiditätserkennung von Zellen eine entscheidende Rolle spielt. Diese sogenannte Kraftsensor-Technik wurde mittlerweile von vielen anderen Arbeitsgruppen angewendet, um eine Vielzahl biomechanischer Prozesse genauer zu untersuchen.

Carsten Grashoff studierte Angewandte Naturwissenschaft an der Universität Freiberg und promovierte 2007 am Max-Planck-Institut für Biochemie. Im Anschluss arbeitete er an der Universität von Virginia (USA) and kehrte 2011 als unabhängiger Gruppenleiter an das Max-Planck-Institut für Biochemie zurück. 2018 wurde Carsten Grashoff von der Universität Münster zum Professor ernannt.

Die Deutsche Gesellschaft für Zellbiologie (DGZ) vertritt die Interessen der Zellbiologie als selbstständige, multidisziplinäre und fachintegrierende Wissenschaft in Deutschland. Der BINDER Innovationspreis wird seit 1998 für herausragende Studien auf dem Gebiet der Zellbiologie vergeben. Das Preisgeld von 4000 Euro wird von der BINDER GmbH gestiftet.



Mit Spinnengewebe-Proteinen kleinste Kräfte in Zellen messen

Antrittsvorlesung des Zellbiologen Prof. Dr. Carsten Grashoff
Carsten Grashoff
© AG Grashoff

Mit molekularer Kraftübertragung in Zellen beschäftigt sich Prof. Dr. Carsten Grashoff vom Institut für Molekulare Zellbiologie der WWU, in seiner Antrittsvorlesung am Freitag, 22. Juni. Der Vortrag beginnt um 16.15 Uhr im Hörsaal ZH, Badestraße 9. Alle Interessierten sind zu der Veranstaltung eingeladen. Der Eintritt ist frei.

© WWU - Peter Grewer, Laura Grahn

"Human Frontier Science Program" fördert zwei Projekte mit WWU-Beteiligung

Der renommierte Forschungsförderpreis "Program Grant" des internationalen "Human Frontier Science Program" geht in der Auswahlrunde 2018 an zwei Angehörige des Fachbereichs Biologie der WWU: an den Bioinformatiker Prof. Dr. Erich Bornberg-Bauer und die Zellbiologin Prof. Dr. Karin Busch.

Professor Dr. Carsten Grashoff
© Carsten Grasshoff

Ernennung

Professor Dr. Carsten Grashoff vom Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried, wurde zum 15. Januar 2018 zum Universitätsprofessor für das Fach "Quantitative Zellbiologie" am Institut für Molekulare Zellbiologie berufen.