Zelladhäsion und Zytoskelett: Diplomarbeit
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Thema der Diplomarbeit: Mitarbeit im Projekt Schwannome / Neurofibromatose 2: Modell für Erkrankungen des Zytoskeletts

Veränderte Zelladhäsion und Zytoskelettorganisation spielen bei der Entstehung von Schwannomen eine wichtige Rolle. Ziel des Projekts ist die quantitative Erfassung dieser zwei Eigenschaften, damit künftige Strategien zur Korrektur der abnormen Schwannomzelldifferenzierung hinsichtlich ihrer Eignung in vitro beurteilt werden können. Zur vergleichenden optischen Abbildung der drei wichtigen Zytoskelettkomponenten werden das Aktinzytoskelett, das Mikrotubulisystem und die Intermediärfilamente im konfokalen Laserscan-Mikroskop dargestellt. Die Mikroskopie erlaubt die gezielte Analyse einzelner zellulärer Kompartimente wie Zellausläufer, submembranöses Zytoskelett etc. Das Aktinzytoskelett wird mittels fluoreszenzmarkiertem Phalloidin dargestellt, die beiden anderen Zytoskelettkomponenten mit immunzytochemischer Färbung (AG Hanemann). Das Adhäsionsverhalten des Zytoskeletts wird unter diversen Bedingungen gemessen, wie Aussaat der Zellen auf verschiedenen Extracellulärmatrices (Laminin und PLL) und unter verschieden Dichten (konfluent und subkonfluent) (AG Hanemann).

Mit AFM wird die dreidimensionale Struktur der Oberflächen der Schwann- und Schwannomazellen dargestellt. Dabei weisen Zytoskelettstrukturen mit einer Dicke von 5 nm (Aktin) bis 25 nm (Mikrotubuli) eine Größenordnung auf, die gut erfasst werden können. Die Struktur des Zytoskeletts der lebenden Zelle wird mit der im EM verglichen. Zur weiteren Charakterisierung werden mit der Kraftmikroskopie die viskoelastischen Eigenschaften (Elastizität, Fluidität) des Zytoskeletts einzelner Schwann- und Schwannomazellen bestimmt. (AG Marti).

Da Zytoskelettstrukturen von unzähligen anderen Strukturen umgeben und verdeckt sind, können sie in der Fülle der Informationen untergehen. Um dieses Problem zu lösen, werden elektronenmikroskopisch zwei Wege verfolgt: Extraktion der nicht-zytoskelettalen Komponenten, und danach Trocknung und Beschichtung der verbleibenden Strukturen und Abbildung der „Replika“ im Transmissions-Elektronenmikroskop. Probleme der Methode sind, dass es oft schwierig ist, einen stabilen Abdruck der Probe zu erhalten, und dass die zahlreichen komplexen Extraktionsschritte schlecht definiert und somit artefaktanfällig sind. Die Alternative dazu ist die Analyse der Zytoskelettstrukturen an Dünnschnitten im Transmissions-Elektronenmikroskop auf der Basis von Hochdruck-Kryofixation und Immunmarkierung. Mit der Hochdruck-Kryofixation werden Artefakte der konventionellen Methoden weitgehend vermieden. Weiterhin wird die hochauflösende Raster-Elektronnmikroskopie zur Darstellung des Zytoskeletts bei kultivierten Zellen optimiert (AG Walther).

Fragen für die Diplomarbeit in der experimentellen Physik

  • Präparation der Zellen für die Rasterkraftmikroskopie
  • Viskosität der Zelle und des Zytoskelettes
  • 3-dimensionale Struktur der Zelloberfläche

Umfeld

Dieses Diplomarbeitsthema ist Teil des Kompetenzzentrums Funktionelle Nanoskopie in den Lebenswissenschaften der Universität Ulm. Diese Diplomarbeit wird in enger Kooperation mit der Arbeitsgruppe PD Dr. Hanemann durchgeführt. Ein weiterer Kooperationspartner ist die Zentrale Einrichtung Elektronenmikroskopie.

Betreuung

Dr. Sabine Hild (Tel. 23016) und Othmar Marti (Tel. 23011)

©Institute of Experimental Physics.. University of Ulm, Albert-Einstein-Allee 11, D-89069 Ulm, Germany. Phone: +49 731 50 23010, Fax: +49 731 50 23036, e-mail: nawi.expphys@uni-ulm.de.
Last modified by Othmar Marti, 15. September 2004