FOR 629:  Molekulare Mechanismen zellulärer Motilität

• Fachliche Zuordnung: Biologie
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 14023866

Das exakt geregelte Zusammenwirken von Motorproteinen, Biopolymeren und assoziierten Proteinen ermöglicht den intrazellulären Transport von Vesikeln und Organellen, Veränderungen der Zellform, die Zellmigration, die Bildung von Zelladhäsionskomplexen und weitere Aktivitäten der Zellmotilität. Die dabei entstehenden Multiproteinkomplexe sind hoch dynamisch und weisen eine außerordentliche strukturelle und molekulare Vielfalt auf. Innerhalb der letzen Jahre wurden erhebliche Fortschritte bei der Identifizierung und Charakterisierung einer Vielzahl mit dem Zytoskelett assoziierter Proteine erzielt. Um weitere Prinzipien zu entschlüsseln, die motilen Prozessen zugrunde liegen, wird es auch weiterhin notwendig sein, einzelne Proteine oder aus wenigen Proteinen rekonstituierte Modellsysteme mithilfe von biochemischen und strukturbiologischen Methoden im Detail zu untersuchen. Allerdings erfordert ein vollständiges Verständnis der komplexen Wechselwirkungen und Mechanismen, die für die Zellbewegung verantwortlich sind, zusätzlich die Einbeziehung zellbiologischer und molekulargenetischer Ansätze.
Die Zusammensetzung der Forschergruppe ermöglicht ein Methodenrepertoire, das Kraftmessungen an einzelnen Motormolekülen, transiente Ensemblekinetiken, Röntgenstrukturanalysen, moderne mikroskopische Untersuchungen und molekulargenetische Ansätze einschließt. Als einfacher Modellorganismus wird Dictyostelium benutzt. Dazu ergänzend werden Untersuchungen an Zelllinien humanen und tierischen Ursprungs und genetische Experimente an der Maus durchgeführt. Untersuchungen an aktin- oder mikrotubuliabhängigen Motoren sind das primäre Ziel von vier Teilprojekten. Bei zwei Teilprojekten stehen Untersuchungen aktinbindender Proteine im Vordergrund. Dabei handelt es sich um den Mechanismus der WAVE-induzierten Aktivierung des Arp2/3-Komplexes und Untersuchungen zur Rolle der Formine. Letztere spielen eine wichtige Rolle bei der Ausbildung der Zellpolarität, der Zytokinese, der Bildung von Filopodien und der Zell-Zell-Adhäsion. Ein weiteres Teilprojekt befasst sich mit der Bedeutung der posttranslationalen Modifikation des alpha-Tubulins durch die Tubulin-Tyrosin-Ligase für die Ausbildung der Zellpolarität und den Einfluss auf aktinabhängige Bewegungsprozesse. Die molekularen Mechanismen des axonalen Transports in Neuronen stehen im Zentrum eines Teilprojekts, das sich mit der Wechselwirkung zwischen Mikrotubuli, Mikrotubuli-assoziierten Proteinen und Kinesin-Motoren beschäftigt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Alternative mechanochemische Reaktionszyklen prozessiver Kinesine (Antragsteller Scholz, Tim )
• Cell Cycle dependent changes in myosin 1 functions (Antragsteller Tsiavaliaris, Georgios )
• Characterization of the actomyosin binding interface (Antragsteller Mannherz, Hans Georg ;  Manstein, Dietmar J. )
• Characterization of the molecular interplay between VASP, formins and their accessory proteins during filopodium formation (Antragsteller Faix, Jan )
• Cytoskeletal interactions in axonal transport (Antragsteller Mandelkow, Eckhard )
• Dissection of the actin assembly machinery at the lamellipodium tip (Antragsteller Rottner, Klemens )
• Functional tuning of molecular motors (Antragsteller Brenner, Bernhard )
• Generierung monoklonaler Antikörper, Unterstützung der Proteinanalyse durch Massenspektrometrie und der Produktion rekombinanter Proteine in Insektenzellen (Antragsteller Manstein, Dietmar J. ;  Wehland, Jürgen )
• Koordination und Öffentlichkeitsarbeit (Antragsteller Manstein, Dietmar J. )
• Molecular basis of myosin-2 function (Antragsteller Steffen, Walter )
• Novel activators of Arp2/3 complex, JMY and WHDC1 (Antragstellerin Stradal, Theresia )
• Tubulin modifications and cytoskeleton dynamics (Antragsteller van Ham, Marco )

• Sprecher: Professor Dr. Dietmar J. Manstein