Z Gastroenterol 2010; 48 - P353
DOI: 10.1055/s-0030-1263793

Mechanische Kraft ist ein potenter Regulator der Protein-Umsatzraten im fokalen Kontaktpunkt über eine mechanisch induzierte, Src-Familien-Kinasen (SFK) vermittelte Regulation der Paxillinphosphorylierung

H Schmid 1, D Krndija 1, F Oswald 1, G Adler 1, G von Wichert 1
  • 1Universitätsklinikum Ulm; Zentrum für Innere Medizin; Klinik für Innere Medizin I, Ulm, Germany

Einleitung: Mechanische Kräfte spielen bei der physiologischen und pathophysiologischen Regulation von fokalen Kontaktpunkten (FA) eine wichtige Rolle. Die zellbiologischen Auswirkungen und die Mechanismen der Transformation physikalischer Reize in biochemische Signale sind bisher nur fragmentarisch verstanden.

Ziele: Identifikation von Regulationsmechanismen, welche die Auswirkung physikalischer Kräfte auf die Proteinumsatzraten im FA steuern.

Methodik: Charakterisierung der zellulären Antwort auf mechanische Stimulation durch Quantifikation der Fläche von FA mittels Fluoreszenzmikroskopie. Biochemische Quantifizierung der mechanisch regulierten Phosphorylierung von Adapterproteinen wie Paxillin. Exakte Quantifizierung der Paxillinturnoverraten über die neu entwickelte fluorescence uptake after photoconversion (FUAP)-Mikroskopie.

Ergebnisse: Mechanische Stimulation führt zur Zunahme der Fläche von Paxillin-positiven FA. Die Turnoverraten von Paxillin waren in der FUAP-Mikroskopie vergleichbar mit denen, welche durch FRAP erhalten wurden. Interessanterweise führte eine mechanische Stimulation der Zelle durch Shear-Stress zu einer drastischen Reduzierung der Turnoverrate (t1/2: 61s vs. 131s). Biochemische Analysen zeigen, dass die Phosphorylierung von Paxillin hierbei eine Schlüsselrolle spielt. Tatsächlich führt mechanische Stimulation von Zellen und Inhibition von SFK zu einer verminderten Phosphorylierung von Paxillin an Y31 und Y118. Dementsprechend führt die Inhibition von SFK und die phospho-inhibitorische Mutation an zwei SFK-Phosphorylierungsstellen (Y31F und Y118F) ebenfalls zu einer Verminderung der Paxillinturnoverrate im FA in der gleichen Größenordnung. Überraschenderweise reagierten die phosphorylierunsdefekten Mutanten auf mechanische Stimulation mit einer zusätzlichen Verlangsamung der Proteindynamik. Diese Daten legen nahe, dass neben der Regulation der Phosphorylierung von Paxillin noch weitere Mechanismen an der Regulation der Affinität von Paxillin für die Struktur FA beteiligt sind.

Schlussfolgerung: Wir zeigen hier zum ersten Mal, dass mechanische Stimuli den Umsatz von Proteinen des FA regulieren. Unsere Daten legen nahe, dass Mechanosensing und Mechanotransduktion auf mehreren, funktionell differenten Ebenen stattfindet.