@phdthesis{Goktas2019,
  author    = {Goktas, Melis},
  title     = {Coiled coils as molecular force sensors for the extracellular matrix},
  doi       = {10.25932/publishup-42749},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-427493},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xiv, 124},
  year      = {2019},
  abstract  = {Kraft spielt eine fundamentale Rolle bei der Regulation von biologischen Prozessen. Zellen messen mechanische Eigenschaften der extrazellul{\"a}ren Matrix und benutzen diese Information zur Regulierung ihrer Funktion. Dazu werden im Zytoskelett Kr{\"a}fte generiert und auf extrazellul{\"a}re Rezeptor-Ligand Wechselwirkungen {\"u}bertragen. Obwohl der grundlegende Einfluss von mechanischen Signalen f{\"u}r das Zellschicksal eindeutig belegt ist, sind die auf molekularer Ebene wirkenden Kr{\"a}fte kaum bekannt. Zur Messung dieser Kr{\"a}fte wurden verschiedene molekulare Kraftsensoren entwickelt, die ein mechanisches Inputsignal aufnehmen und in einen optischen Output (Fluoreszenz) umwandeln. Diese Arbeit etabliert einen neuen Kraftsensor-Baustein, der die mechanischen Eigenschaften der extrazellul{\"a}ren Matrix nachbildet. Dieser Baustein basiert auf nat{\"u}rlichen Matrixproteinen, sogenannten coiled coils (CCs), die α-helikale Strukturen im Zytoskelett und der Matrix formen. Eine Serie an CC-Heterodimeren wurde konzipiert und mittels Einzelmolek{\"u}l-Kraftspektroskopie und Molekulardynamik-Simulationen charakterisiert. Es wurde gezeigt, dass eine anliegende Scherkraft die Entfaltung der helikalen Struktur induziert. Die mechanische Stabilit{\"a}t (Separation der CC Helices) wird von der CC L{\"a}nge und der Zuggeschwindigkeit bestimmt. Im Folgenden wurden 2 CCs unterschiedlicher L{\"a}nge als Kraftsensoren verwendet, um die Adh{\"a}sionskr{\"a}fte von Fibroblasten und Endothelzellen zu untersuchen. Diese Kraftsensoren deuten an, dass diese Zelltypen unterschiedlich starke Kr{\"a}ften generieren und mittels Integrin-Rezeptoren auf einen extrazellul{\"a}ren Liganden (RGD-Peptid) {\"u}bertragen. Dieses neue CC-basierte Sensordesign ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Betrachtung zellul{\"a}rer Kraftwahrnehmungsprozesse auf molekularer Ebene, das neue Erkenntnisse {\"u}ber die involvierten Mechanismen und Kr{\"a}fte an der Zell-Matrix-Schnittstelle erm{\"o}glicht. Dar{\"u}ber hinaus wird dieses Sensordesign auch Anwendung bei der Entwicklung mechanisch kontrollierter Biomaterialien finden. Dazu k{\"o}nnen mechanisch charakterisierte, und mit einem Fluoreszenzreporter versehene, CCs in Hydrogele eingef{\"u}gt werden. Dies erlaubt die Untersuchung der Zusammenh{\"a}nge zwischen molekularer und makroskopischer Mechanik und er{\"o}ffnet neue M{\"o}glichkeiten zur Diskriminierung von lokalen und globalen Faktoren, die die zellul{\"a}re Antwort auf mechanische Signale bestimmen.},
  language  = {en}
}