Vom Zellskelett zum Nanoröhrchen

Das Zytoskelett ist ein aus verschiedenen Proteinen zusammengesetztes, außerordentlich flexibles, fadenförmiges Strukturgeflecht. Die Filamente passen ihre mechanischen Eigenschaften der Umgebung an und treten nach Bedarf in Bündeln auf.

Ein Forscherteam um Prof. Andreas Bausch von der TU München und Prof. Erwin Frey von der LMU München konnte am Beispiel des Zellskelettproteins Aktin erstmals die mechanischen Eigenschaften dieser Bündel näher bestimmen. Aktin bestimmt nicht nur die mechanischen Eigenschaften des Zytoskeletts, sondern ist auch an der Zellteilung und Zellmigration beteiligt.

Die Wissenschaftler untersuchten unter verschiedensten Bedingungen den Grad der Festigkeit und Steifheit von Aktinbündeln. Sie ermittelten deren thermische Bewegung von wenigen Nanometern und wiesen nach, dass die Stabilität der einzelnen Bündel von ihrer Länge wie auch von den vorhandenen Vernetzermolekülen abhängt - einer Art Klebstoff, der die einzelnen zellulären Balkenstrukturen zusammenhält. In den Gehörzellen beispielsweise sind die Aktinfilamente mit dem weichsten Protein vernetzt, während bei der Zellmigration Proteine verwendet werden, die sich wesentlich besser eignen, mechanisch steife Bündel zu erzeugen.

Diese Messungen und theoretischen Analysen erlauben mechanische Eigenschaften der Faserbündel in Abhängigkeit von den vorhandenen Proteinen zu bestimmen. Die Vernetzermoleküle verhalten sich auf diesen Längenskalen demnach entschieden flexibler als bislang angenommen.

Auch im Bereich der Nanotechnologie lassen sich diese neuen Erkenntnisse verwerten wie beispielsweise bei der Herstellung neuer funktionaler Nanomaterialien. Nanoröhren könnten entsprechend den Anforderungen an die gewünschten Flexibilität gebündelt und damit die mechanischen Eigenschaften neuartiger Verbundstoffe designt werden.

COMPAMED.de; Quelle: Technische Universität München