{"id":45134,"date":"2022-03-17T09:02:14","date_gmt":"2022-03-17T08:02:14","guid":{"rendered":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/?p=45134"},"modified":"2026-04-09T16:05:08","modified_gmt":"2026-04-09T14:05:08","slug":"ilk-pnas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.h-its.org\/de\/2022\/03\/17\/ilk-pnas\/","title":{"rendered":"Keine falsche Bewegung &#8211; Zellmigration unter der Lupe"},"content":{"rendered":"\n<p><strong>Der Weg von A nach B kann m\u00fchsam sein, vor allem f\u00fcr Zellen. Ein internationales Team von Wissenschaftler*innen am Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien (HITS) und der Universit\u00e4t Helsinki hat sich die biochemischen und biomechanischen Prozesse n\u00e4her angeschaut, die der Zellmigration zugrunde liegen. Dazu nahmen sie einen der Hauptakteure ins Visier, die Pseudokinase ILK. Die Ergebnisse der Studie wurden nun in der Fachzeitschrift <em>\u201eProceedings of the National Academy of Sciences\u201c<\/em> (PNAS) ver\u00f6ffentlicht, und tragen wesentlich zum Verst\u00e4ndnis dieses faszinierenden Proteins bei.<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>W\u00e4hrend die \u00fcberw\u00e4ltigende Mehrheit unserer Zellen sich im Laufe ihres Lebens nur wenig von ihrem urspr\u00fcnglichen Standort wegbewegt und dabei lediglich k\u00fcrzere Strecken zur\u00fccklegt, gibt es andere spezialisierte Zelltypen, die sich frei und schnell bewegen m\u00fcssen, um ihren Aufgaben nachzukommen. Dazu geh\u00f6ren zum Beispiel Immunzellen, aber auch die sogenannten Fibroblasten, die f\u00fcr diese Studie verwendet wurden, und die unter anderem an der Wundheilung beteiligt sind. Aber ob nun schnell oder langsam, tr\u00e4ge oder agil \u2013 f\u00fcr alle Zellen ist die richtige Balance zwischen struktureller Stabilit\u00e4t und Flexibilit\u00e4t enorm wichtig und dabei m\u00fcssen sie auf eine Vielzahl biochemischer und mechanischer Signale ihrer Nachbarzellen und der Matrix, in die sie eingebettet sind, reagieren.<\/p>\n\n\n\n<p>In der Praxis \u00fcbernehmen gro\u00dfe Proteinkomplexe diese Signal\u00fcbertragung zwischen der Zelle und der Matrix. Ein entscheidendes Protein in diesem Komplex ist die Integrin-Linked Kinase (ILK). <em>\u201cAls Pseudokinase ist ILK nicht in der Lage, eine chemische Reaktion zu katalysieren, wie das bei klassischen Kinasen der Fall ist,\u201d <\/em>so Erstautorin Isabel Martin aus der Forschungsgruppe <a href=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/forschung\/mbm\/\">\u201cMolekulare Biomechanik\u201d<\/a> (MBM) am HITS.<em>\u201cUns hat daher besonders interessiert, aus welchem Grund ILK dennoch ATP bindet \u2013 das kleine Molek\u00fcl, das normalerweise f\u00fcr die Katalyse verwendet wird \u2013 und wie all dies mit der Zellbewegung zusammenh\u00e4ngt.\u201d<\/em><\/p>\n\n\n\n<p>Mithilfe von Molekulardynamiksimulationen, die mit zellbiologischen Untersuchungsmethoden und Kraftmessungen einzelner Zellen im <a href=\"https:\/\/www2.helsinki.fi\/en\/researchgroups\/stem-cells-and-tissue-architecture\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Labor von Sara Wickstr\u00f6m<\/a> an der Universit\u00e4t Helsinki kombiniert wurden, untersuchten Martin und ihre Kolleg*innen die Rolle der ATP-Bindung an menschliche ILK, und schauten sich dabei die ver\u00e4nderte Dynamik der Kinasen und das Verhalten der Zelle nach dem Entfernen von ATP genauer an.<\/p>\n\n\n\n<p>\u201c<em>Durch Simulationen gelang es uns, ILK bis ins molekulare Detail zu analysieren und wir stellten dabei fest, dass ILK durch ATP strukturelle Stabilit\u00e4t erh\u00e4lt. Dieser Effekt ist das Ergebnis eines internen Kraft\u00fcbertragungswegs von ATP zu Regionen im Protein, die ein wichtiges Adapterprotein binden,\u201d <\/em>so Martin.<em> \u201c<\/em><em>Wir nehmen an, dass dabei ATP in ILK eine neue unvorhergesehene Rolle einnimmt, die darin besteht, die ILK zu unterst\u00fctzen, mechanische Kr\u00e4fte weiterzuleiten, indem es ihr strukturelle Stabilit\u00e4t verleiht.\u201d<\/em><\/p>\n\n\n\n<p>Im n\u00e4chsten Schritt \u00fcberpr\u00fcften die Wissenschaftler*innen die Vorhersagen ihrer Simulationen und gingen dabei weit \u00fcber die Zeit- und L\u00e4ngenskalen der urspr\u00fcnglichen Simulationen hinaus. Um die gro\u00dfskaligen Auswirkungen einer beibehaltenen ATP-Bindung an ILK in der Zelle zu untersuchen, arbeiteten sie mit Kolleg*innen in Finnland zusammen.<\/p>\n\n\n\n<p><em>\u201cMotiviert durch die neuen Erkenntnisse aus den Computersimulationen, die am HITS durchgef\u00fchrt worden waren, \u00fcberpr\u00fcften wir die Vorhersagen, indem wir Zellen mit einem mutierten ILK-Protein herstellten, das nicht in der Lage ist, ATP zu binden. Und in der Tat bewegten sich diese Zellen weniger effizient als die normalen Zellen, bei denen ATP an ILK binden und ILK dadurch st\u00e4rken kann,\u201d<\/em> erl\u00e4utert Sara Wickstr\u00f6m, Leiterin der Studie an der Universit\u00e4t Helsinki, die experimentellen Ergebnisse.<em><\/em><\/p>\n\n\n\n<p>Die gro\u00dfe \u00dcberraschung dabei war, dass ATP hier seine konventionelle biochemische Rolle aufgibt und als mechanischer Stabilisator auftritt \u2013 ein kleines Molek\u00fcl macht den gro\u00dfen Unterschied. <a href=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/people\/prof-dr-frauke-grater\/\">Frauke Gr\u00e4ter,<\/a> Leiterin der MBM-Gruppe am HITS und Ko-autorin der Studie, fasst die Ergebnisse der Studie zusammen: \u201cUnsere Ergebnisse sind ein weiteres Puzzlest\u00fcck hin zu einem besseren Verst\u00e4ndnis davon, was Zellen einerseits an ihrem gew\u00fcnschten Standort h\u00e4lt, und es ihnen gleichzeitig erm\u00f6glicht, ihn wenn n\u00f6tig zu wechseln.\u201d<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large is-resized\"><a href=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild2.png\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"988\" height=\"643\" src=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild2.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-45140\" style=\"width:548px;height:356px\" srcset=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild2.png 988w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild2-300x195.png 300w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild2-768x500.png 768w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild2-640x417.png 640w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild2-2x1.png 2w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild2-420x273.png 420w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild2-610x397.png 610w\" sizes=\"auto, (max-width: 639px) 98vw, (max-width: 1199px) 64vw, 770px\" \/><\/a><figcaption class=\"wp-element-caption\">Die Integrin-Linked Kinase (ILK) (pink) bindet an ihren Partner Parvin (blau). Beide Proteine werden im B\u00e4ndermodell dargestellt, \u00fcberlagert mit den Umrissen des Proteins. Das kleine Molek\u00fcl ATP wird &#8211; gebunden an ILK &#8211; durch orange Kugeln dargestellt (Bild: HITS).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><a href=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild4.png\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"704\" height=\"192\" src=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild4.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-45141\" srcset=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild4.png 704w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild4-300x82.png 300w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild4-640x175.png 640w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild4-4x1.png 4w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild4-420x115.png 420w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild4-610x166.png 610w\" sizes=\"auto, (max-width: 639px) 98vw, (max-width: 1199px) 64vw, 704px\" \/><\/a><figcaption class=\"wp-element-caption\">Die Zelle ist an die Matrix \u00fcber fokale Adh\u00e4sionen (gr\u00fcn) angeheftet. Im Inneren werden die Integrin-Linked Kinase (ILK, pink) und Parvin (blau) mechanischen Kr\u00e4ften ausgesetzt, die durch virtuelle Zugfedern simuliert werden k\u00f6nnen (Bild: HITS).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><a href=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild3.png\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"344\" src=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild3-1024x344.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-45142\" srcset=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild3-1024x344.png 1024w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild3-300x101.png 300w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild3-768x258.png 768w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild3-640x215.png 640w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild3-1200x403.png 1200w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild3-3x1.png 3w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild3-420x141.png 420w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild3-610x205.png 610w, https:\/\/www.h-its.org\/de\/wp-content\/uploads\/sites\/2\/2022\/03\/Bild3.png 1259w\" sizes=\"auto, (max-width: 639px) 98vw, (max-width: 1199px) 64vw, 770px\" \/><\/a><figcaption class=\"wp-element-caption\">ILK (pink) und Parvin (blau) wurden in Simulationen mechanischen Kr\u00e4ften ausgesetzt, was zur Proteinentfaltung und schlie\u00dflich zur Trennung beider Proteine f\u00fchrt (Bild: HITS).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<p><strong>Publikation:<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p><em>Isabel M. Martin, Michele M. Nava, Sara A. Wickstr\u00f6m, and Frauke Gr\u00e4ter:<\/em> <em>ATP allosterically stabilizes integrin-linked kinase for efficient force generation.<\/em> <em>PNAS, Vol. 119 | No. 11. <\/em><a href=\"https:\/\/www.pnas.org\/doi\/10.1073\/pnas.2106098119\"><em>https:\/\/www.pnas.org\/doi\/10.1073\/pnas.2106098119<\/em><\/a><\/p>\n\n\n\n<p><strong>Wissenschaftlicher Kontakt:<br><\/strong>Prof. Dr. Frauke Gr\u00e4ter<br>Molecular Biomechanics Group (MBM)<br>Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien (HITS)<br><a href=\"https:\/\/www.h-its.org\/de\/people\/prof-dr-frauke-grater\/\">https:\/\/www.h-its.org\/de\/people\/prof-dr-frauke-grater\/<\/a><br><br>Isabel Martin<br>Molecular Biomechanics Group (MBM)<br>Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien (HITS)<\/p>\n\n\n\n<p>Prof. Dr. Sara Wickstr\u00f6m<br>Helsinki Institute of Life Science, Biomedicum Helsinki, University of Helsinki, Finland<br><a href=\"https:\/\/www2.helsinki.fi\/en\/researchgroups\/stem-cells-and-tissue-architecture\/people#section-47730\">https:\/\/www2.helsinki.fi\/en\/researchgroups\/stem-cells-and-tissue-architecture\/people#section-47730<\/a><\/p>\n\n\n\n<p><strong>Medienkontakt:<br><\/strong>Dr. Peter Saueressig<br>Head of Communications<br>Heidelberger Institut f\u00fcr Theoretische Studien (HITS)<br>peter.saueressig@h-its.org<br><br>Anu Koivusipil\u00e4<br>Communications specialist<br>University of Helsinki. Finland<br>anu.koivusipila@helsinki.fi<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Der Weg von A nach B kann m\u00fchsam sein, vor allem f\u00fcr Zellen. 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