Mechanismen der regulierten Exozytose in humanen Endothelzellen

• Antragsteller: Professor Dr. Volker Gerke
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 132505077

Das vaskuläre Endothel übernimmt wichtige Funktionen bei der Regulation der Homöostase im Blutgefäß und reagiert auf Blutgefäßverletzungen sowie lokale Entzündungsreize durch die selektive Präsentation von Adhäsionsmolekülen, die als Rezeptoren für Leukozyten und Blutplättchen fungieren. Hier sind in erster Linie der Leukozytenrezeptor P-Selektin sowie der Thrombozyten-bindende von-Willebrand Faktor (VWF) zu nennen. VWF und P-Selektin werden in sekretorischen Granula der Endothelzellen, den Weibel-Palade bodies (WPB), gespeichert, die einen komplexen Reifungsprozeß durchlaufen. Unreife WPB werden am trans-Golgi Netzwerk gebildet und dann zur Zellperipherie transportiert, wo sie im Aktinkortex verankert und Aktin-vermittelt über kurze Distanz transportiert werden. Die Reifung der Organelle erfolgt während des Transports und der peripheren Verankerung und beinhaltet einen Transfer endosomaler Komponenten, insbesondere des P-Selektin Kofaktors CD63. Die Exozytose der reifen, kortikalen WPB wird dann durch unterschiedliche Agonisten ausgelöst, die entweder die zytosolische Konzentration an Ca2+ oder die an cAMP erhöhen.In der abgelaufenen Förderperiode konnten eine Reihe von Komponenten identifiziert werden, die an finalen Schritten der Ca2+-abhängigen Exozytose von WPB beteiligt sind. Hierzu zählten die GTPase Rab35 und das akzessorische Protein Munc13-4, das als Verbrückungsfaktor zur Plasmamembran dient. Außerdem konnten wir dynamische Aktinveränderungen an fusionierten WPB dokumentieren und neue, WPB-assoziierte Faktoren in einem Proteomansatz identifizieren. Aufbauend auf diesen Arbeiten sollen in der beantragten neuen Förderperiode diese Faktoren näher charakterisiert und die Regulation der Aktinveränderungen bei der WPB Exozytose untersucht werden. Daneben soll der bisher weitgehend unbekannte Mechanismen der WPB Biogenese aufgeklärt werden. Im einzelnen stehen folgende Aspekte im Mittelpunkt:1. Charakterisierung der Prozesse, die an der Bildung und Reifung früher WPB beteiligt sind. Hier liegt der Fokus auf der Beteiligung der GTPase Rab43 und ihrer Effektoren sowie auf dem Mechanismus des Transfers endosomaler Proteine, insbesondere des CD63, zu den WPB.2. Analyse der Bedeutung kortikaler Aktindynamik für den Transport und die Exozytose von WPB. Im Fokus stehen hier der Aktinnukleator Spire1 und die Regulation der Aktin-Reorganisationen an bereits fusionierten WPB.In der Summe sollen diese Untersuchungen zu einem besseren Verständnis der Mechanismen beitragen, die die Reifung, den Transport und die Sekretion endothelialer WPB steuern. Dieses Verständnis kann zur Identifizierung von Faktoren beitragen, deren selektive Beeinflussung bei pathologischen Veränderungen der Gefäßhomöostase von Nutzen sein könnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen