Einblick in die Zuckerhülle lebender Zellen

Die Zuckerhülle von Zellen kann mit herkömmlicher Lichtmikroskopie nur indirekt sichtbar gemacht werden.Schematisch ist angedeutet, wie die Anbindung an Hyaluronan an die Zellmembran und ihre Wechselwirkung mit anderen hyaluronanbindenden Molekülen zu verschiedenen supramolekularen Strukturen führen kann.

Quelle: Max-Planck-Institut für Metallforschung

Projekt im BMBF-Arbeitsgruppenwettbewerb Glykobiotechnologie:

„Modellsysteme glykanhaltiger Zellhüllen – vom Struktur-Funktions-Zusammenhang zu einer neuen Plattform für die Biosensorik“

Projektleiter: Dr. Ralf Richter, Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart

Kurzbeschreibung:

Eine entscheidende Komponente der gelartigen Hülle vieler lebender Zellen ist Hyaluronan, ein langkettiger Zucker von bis zu mehreren Mikrometern Länge. Die in vivo-Untersuchung solch perizellulärer Hüllen stellt auch heute noch eine Herausforderung dar. Ihre Struktur ist mit herkömmlichen abbildenden Methoden nur schwer sichtbar zu machen. Aufgrund des sehr hohen Wassergehalts in der Hülle ist der Kontrast sehr gering. Zudem fällt die Hülle bei Trocknung leicht in sich zusammen. Für eine genaue Untersuchung der physikalischen Gesetzmäßigkeiten, die der Struktur und Funktion dieser Hüllen zu Grunde liegen, sind deshalb Modellsysteme gefragt, die sich gezielt steuern und kontrollieren lassen. Ein Team von Forschern um Ralf Richter am MPI für Metallforschung in Stuttgart plant, im Rahmen des Arbeitsgruppenwettbewerbes Glykobiotechnologie auf Hyaluronan basierende Modellsysteme auf festen Oberflächen zu entwickeln.

Mithilfe moderner Methoden der Nanostrukturierung und Biofunktionalisierung lässt sich dann der Aufbau der Modellsysteme gezielt von der Oberfläche aus steuern. Die Bindung an die Oberfläche bildet die durch die Zelloberfläche erzeugte räumliche Einschränkung nach und macht die Modelle für eine breite Palette biophysikalischer Untersuchungstechniken zugänglich, die an lebenden Zellen nicht oder nur schwer angewendet werden können. Die Modelloberflächen können als neuartige Sensorplattformen eingesetzt werden, mit denen molekulare Wechselwirkungen von Glykanen gezielt untersucht und das Verhalten von Zellen studiert und gesteuert werden kann. Die entwickelten Strategien lassen sich auch für andere gelartige und stark hydratisierte Glykanschichten anwenden, wie zum Beispiel Mukus (Schleim), und stellen damit ein neues und interessantes Werkzeug im Feld der Glykobiologie dar.

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