Protein kinase D-regulated extracellular matrix degredation monitored by an optical biosensor
Unter der Migration und Invasion von Zellen versteht man die aktive Fortbewegung einzelner Zellen oder Zellverbände in einem Organismus. Zellmigration ist daher essenziell für physiologische Prozesse wie Wundheilung oder Reaktion des Immunsystems auf fremde Substanzen. Eine Dysregulation dieses Prozesses ist an der Entstehung vieler Krankheiten wie z. B. Tumorzellinvasion und Metastasierung beteiligt. Die Invasion von Tumorzellen aus oder in Gewebe benötigt den kontrollierten lokalen Abbau der extrazellulären Matrix. Das Ziel dieses Projekts war die Entwicklung eines optischen Biosensors für die schnelle und einfache Quantifizierung und Echtzeit-Verfolgung des Abbaus der extrazellulären Matrix durch Tumorzellen.
In diesem Zusammenhang wurde insbesondere die Funktion der Proteinkinase D (PKD) detailliert analysiert. Der optische Biosensor besteht aus einem periodischen Lochmuster in einem Goldfilm, der eine außergewöhnlich hohe Transmission von Licht bei bestimmten Wellenlängen zeigt. Diese außergewöhnliche Transmission wird durch sogenannte Oberflächenplasmonen unterstützt, die empfindlich auf Veränderungen der Brechungsindices an der Gold/Medium-Grenzfläche reagieren und dadurch charakteristische Veränderungen im Transmissionsspektrum hervorrufen. Für die Herstellung dieser plasmonischen Sensoren wurde eine neue Methode etabliert, in der Hydrogelkugeln zu geordneten zweidimensionalen Mustern auf Oberflächen abgelagert wurden. Diese zweidimensionalen Muster wurden als Maske für die anschließende chemische Abscheidung eines Goldfilmes genutzt. Die Sensoren konnten erfolgreich für die Detektion von Brechungsindexänderungen an der Goldoberfläche genutzt werden. Erste Experimente erlaubten es, den Abbau der extrazellulären Matrix durch Veränderungen im Transmissionsspektrum messen.
Im Projekt entstandene Publikationen:
- Olayioye M.A., Barisic S., Hausser A. (2013). Multi-level control of actin dynamics by protein kinase D. Cell Signal 25(9): 1739–1747. doi: 10.1016/j.cellsig.2013.04.010.
- Quint S. B., Pacholski C. (2013). Highly ordered arrays of colloidal 2D crystals and methods for producing the same, WO2012119609 (A8).
- Barisic S., Nagel A.C., Franz-Wachtel M., Macek B., Preiss A.,Link G., Maier D., Hausser A (2011). Phosphorylation of serine 402 impedes slingshot 1 (SSH1) phosphatase activity. EMBO Rep. 12(6): 527–533.
- Quint S. B., Pacholski C. (2011). Extraordinary long range order in self-healing non-close packed 2D arrays, Soft Matter 7(8): 3735–3738.
- Peterburs P., Heering J., Link G., Pfizenmaier K., Olayioye M.A., Hausser A. (2009). Protein Kinase D Regulates Cell Migration by Direct Phosphorylation of the Cofilin Phosphatase Slingshot 1 Like. Cancer Research 69: 5634-5638.
- Quint S. B., Pacholski C. (2009). Highly ordered arrays of nanoholes in metallic films and methods for producing the same, WO2010099805 (A1).
- Quint S.B., Pacholski C. (2009). A chemical route to sub-wavelength hole arrays in metallic films, J. Mater. Chem T19: 5906–5908.
- Hausser A., Pacholski C. (2008). Detektion extrazellulärer Matrixdegradation durch einen Biosensor. Biospektrum Special Zellbiologie 5/08.
Kollegiatinnen:
- Dr. Angelika Hausser
- Dr. Claudia Pacholski