Das Verhalten von Plasmamembran-Nanostrukturen bei milden Heat-Shock Bedingungen

Abstract

Ein seit Jahrhunderten bewährter Überlebensmechanismus ist 'Fieber', wobei wir im weiteren Kontext von einem Heat-Shock sprechen. Durch den Anstieg der Temperatur über die übliche, physiologische Körpertemperatur wird in den Zellen eine spezifische Reaktion ausgelöst. Dabei werden vermehrt Heat- Shock-Proteine produziert, um den Gleichgewichtszustand der Zelle wieder herzustellen. Fehler oder unvollständige Abläufe in dieser Kaskade sind Bestandteil vieler schwerer Krankheiten. Abgesehen von einer veränderten Expression von Proteinen bzw. einer erhöhten Produktion von Heat-Shock-Proteine können weitere intrazelluläre und extrazelluläre Effekte während und nach einem Heat-Shock beobachtet werden. In dieser Arbeit wird auf Veränderungen der äußeren Seite der Plasmamembran und ein intrazelluläres Feedback von modifizierten Chinese Hamster Ovary-Zellen durch einen Heat-Shock eingegangen. Die Zellen sind dabei über einen Glycosylphosphatidylinositol-Anker mit einem grün fluoreszierenden Protein versehen. Mit Hilfe spezieller Anwendungsmöglichkeiten der Fluoreszenzmikroskopie wird die Stabilität von Nanoplattformen auf der äußeren Zellmembran für physiologische und erhöhte Temperaturen untersucht. Dabei wird sowohl der zeitliche Verlauf der Nanoplattformen als auch der Oberflächendichte, der Expression und der Mobilität von GFP-GPI-Molekülen durch einen Heat-Shock gezeigt.Weiters werden die Auswirkungen der sauren Sphingomyelinase, der Endozytose und der Polymerisation von Aktin auf die Stabilität der Nanoplattformen veranschaulicht. Zur Überprüfung einer intrazellulären Antwort wird für unterschiedliche Heat-Shock-Szenarien der zeitliche Verlauf des Ca2+-Signals analysiert. Mit Hilfe eines Vergleichs der intrazellulären und extrazellulären Reaktionen wird eine mögliche Erklärung für diese Heat-Shock-Effekte gegeben.

During the last centuries there was one specific survival mechanism that proofed itself worthful. In further context we will talk about that survival mechanism, namely fever, and refer to it as -heat-shock-. Due to the rise of temperature above the usual physiological body temperature a specific reaction is triggered in the cells. An increased amount of heat-shock-proteins is produced to reestablish the state of equilibrium of the cell. If errors or incomplete sequences occur during this cascade, the faults can lead to different severe diseases or become parts of such diseases. Besides a changed expression of proteins or a raised production of heat-shock-proteins, further intracellular and extracellular effects during and after a heat-shock can be observed. In this thesis changes of the outer side of the plasmamembrane and an intracellular feedback of modified chinese-hamster-ovary cells affected by a heat-shock are examined. The cells are hereby furnished with a glycosylphosphatidylinositol-anchor with a green fluorescent protein. With the aid of special application possibilities of the fluorescence microscopy the stability of nanoplatforms on the outer cellmembrane in the case of physiological and elevated temperatures is investigated. Thereby the time course of nanoplatforms as well as the surface density, the expression level and the mobility of GFP-GPI-molecules affected by a heat-shock are visualized. To check for an intracellular answer, the time course of the Ca2+-signal is analyzed for different heat-shock-scenarios. By comparing the intracellular and extracellular reactions, a possible explanation for those heat-shock-effects is given.