Mechanobiologie Flashcards
Was ist Mechanobiologie? Was ist Mechanotransduktion?
Was ist Mechanosensation?
- beschäftigt sich mit Zusammenhängen
zwischen physikalischen Kräften in Zellen und im Gewebe und stellt die Verbindung zu Entwicklung, Physiologie und Krankheiten her
Mechanotransduktion:Umwandlung physikalischer Kräfte in biochemische Folgerung
Mechanosensation:wenn ein Protein oder zellulaere
Struktur auf physikalische Faktoren reagiert und
Mechanotransduktion initiert
Wo findet Mechanotransduktion statt?
- alle Zellen mechanosensitiv
- in Zell und Gewebeentwicklung, Physiologie und Pathologie
Inwiefern spielt Mechanotransduktion eine Rolle bei der Blutdruckautoregulation?
- erhöhter Blutdruck-> Erweiterung/Ausdehnung Blutgefäße
- > Schwellenwert-> Ausschüttung Calcium durch Myofibroblasten
- > Ausschüttung führt zu Kontraktion der Musklelzellen
- Ausdehung Blutgefäß verringert sich
Inwiefern spielt Mechanotransduktion eine Rolle beim Hören?
- Hörsinneszellen-> Mechanorezeptoren
- Auslenkung-> Ionenkanäle öffnen sich
- > Reizweiterleitung über Neurone-> Wahrnehmung des Tons
Inwiefern spielt Mechanotransduktion eine Rolle bei Krebs?
bei Metastasen
- Zellen können durch enge Strukturen migrieren
- könne partiell nukleäre Hülle auflösen
Schritte Mechanobiologischer Prozesse?
1.Mechanosensing: Zellen testen ihre Umgebung
-> Wechselwirkung Rezeptoren und Membranproteine
mit EZM
2.Signaltransduktion: Signale entlang eines Netzwerks übertragen( meist Zytoskelett)
3.Signalintegration am Nukleus:
-Akkumulation Signale am Zellkern
-Änderung Chromatinstruktur oder Öffnung Nukleare Poren
4.Zelluläre Reaktion: Zellform, Charakter Migration, Wachstum
Was ist das Tensegrity Modell?
-Prinzip aus Architektur->wie Zytoskelett auf Kräfte reagiert
-mechanische Stabilität balanciert zwischen:
Aktin(zugspannung) und Mikrotubulus (kompression)
-Polymerisation und Depoliymerisation beeinflusst durch Signale(mediated von EZM)-> regelt Form der Zelle
Was sind die Vorteile mechanischer Signale gegenüber chemischen Signalen?
-schnellere Ausbreitungsgeschwindigkeit und lange reichweite der Signale
Welche Arten des Mechanosensing gibt es?
- passiv: von außen nach innen: sub zelluläre Reaktion zu äußerer Spannung/Scherung/Kompression
- aktiv(innen nach außen): Zelle generiert Kräfte um äußere Umgebung wahrzunehmen(Zugkräfte/Durotaxis: Bewegung entlang Steifigkeitsgradienten)
- > Zellen ziehen periodisch an Fokalen Adhäsionen um Umgebung wahrzunehmen
Was ist der Fokale Adhäsionskomplex?
- Integrine binden außen an EZM und Überbrücken Membran, um innen an einen Proteinkomplex zu binden(u. Talin,Vinculin)
- dieser Proteinkomplex an Zellperipherie bindet an Aktin
Wie kann Mechanosensation detektiert werden?
-mithilfe von molekularen Spannungssensoren
Wie kann Kraft die Genexpression beeinflussen?
2 potentielle Mechanismen:
- Kraftabhängige Singnaltransduktion:
- zytosolische Signalkaskaden initiiert durch Kräfte an Zellperipherie-> Aktivierung/Inaktivierung TFs
- direkte Kraftübertragung in den Nukleus:
- Kraft über Zytoskelett direkt in Zellkern übertragen
- > dort biochechemische Signalkaskaden, die Genexpression regulieren oder es kommt direkt zum Chromatinremodeling
-oft auch Kombination beider Mechanismen
Was ist ein spannungssensitiver Ionenkanal?
- Öffnung des Kanals wird durch Membranspannung oder Spannung des Zytoskeletts beeinflusst
- einströmende Ionen können z.B. Kinasepfade beeinflussen
In welchem Zusammenhang stehen Kinasekaskaden mit Mechanotransduktion?
-Deformierung mechanosensitiver Proteine(Z.B. Fokale Adhäsionsproteine-> Veränderung Kinasereaktionspfad
Wie funktioniert eine Krafttransmission in den Nucleus?
Was sind funktionen?
- direkte Interaktion zwischen Zytoskelett und nukleares Skelett
- laminasoziierte DNA-Abschnitte können freigelegt oder blockiert werden-> daher direkte mechanische Kopplung Zytoskelett und Chromatin
- oder kraftbedingte Änderung NPC
