Alle Zellen in unserem Körper sind von einer Plasmamembran umgeben. Diese fungiert nicht nur als passive Barriere sondern als Ort des dynamischen und komplexen Zusammenspiels ihrer winzig kleinen Bausteine, den Proteinen und Lipiden, die für die Funktion der Plasmamembran verantwortlich sind. T-Zellen sind ein spezieller Zelltyp in unserem Immunsystem. Das wichtigste Protein in ihrer Plasmamembran ist der T-Zellrezeptor, dessen Aufgabe es ist, ein winziges Fragment eines Pathogens (das Antigen) zu erkennen, das ihm von einer anderen Zelle präsentiert wird. Durch diese Erkennung wird die T-Zelle aktiviert, d.h. eine Serie an zellulären Prozessen wird initiiert, die schließlich zur Immunantwort führt. Während die Proteine, die in diesen Vorgängen involviert sind, recht gut erforscht sind, ist die Rolle der Lipide größtenteils unbekannt. Das rührt daher, dass es sehr schwierig ist, Lipide in Experimenten zu untersuchen, vor allem in lebenden Zellen. Lipide und Proteine sind viel zu klein und nahe zusammen, um sie mit optischer Mikroskopie zu visualisieren, außerdem sind sie in ständiger Bewegung. Eine Strategie beruht daher darauf, einen nur sehr kleinen Teil der Moleküle mit einem Fluoreszenzmarker zu versehen, um sie als einzelne Objekte sichtbar zu machen. Diese können dann bei iherer Bewegung durch die Plasmamembran verfolgt warden, und ihre Interaktionen können beobachtet werden. Lipide sind in dieser Hinsicht aber problematisch, weil ihre Interaktionen mit Proteinen oft sehr kurzlebig sind. Ein weiterer Punkt, der Lipide spannend aber auch kompliziert macht, ist, dass sie nicht nur direkt mit Proteinen interagieren können, sondern auch gleichzeitig die 2-dimensionale Matrix der Plasmamembran darstellen. Es gibt tausende von Lipiden mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften, und ihre dynamische Organisation bestimmt die lokalen Eigenschaften der Plasmamembran, was wiederum die Funktion von Proteinen moduliert.
In dem vorliegenden Projekt wird ein neuer experimenteller Weg beschritten, um die Interaktion von Lipiden mit dem T-Zellrezeptor zu untersuchen. T-Zellen werden dafür auf mikrostrukturierte Substrate aufgebracht, die antigen-präsentierende Zellen simulieren. Dadurch ist es möglich, den T-Zellrezeptor in der Plasmamembran an bestimmten Orten festzuhalten und anzureichern. Nun kann man mithilfe hochauflösender Fluoreszenzmikroskopie das Verhalten von Lipiden beobachten, und quantitative Parameter der Interaktion zwischen immobilisiertem T-Zellrezeptor und fluoreszenzmarkiertem Lipid extrahieren. Dies ermöglicht zum erstem Mal einen detaillierten Einblick in die Rolle von Lipiden im Prozess der T-Zellaktivierung.
