Ein kyro-elektronenmikroskopischer Ansatz zur Identifizierung der molekularen Struktur der nativen Schlitzmembran

• Applicants: Professor Dr. Achilleas Frangakis; Professor Dr. Tobias B. Huber
• Subject Area: Nephrology
• Term: from 2010 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 168622626

Podozytenschädigungen gehen praktisch immer mit einer Proteinurie einher und sind eine häufige Ursache einer Glomerulosklerose, einer fortschreitenden Niereninsuffizienz und einer Dialysepflichtigkeit. Podozyten bilden einen hochkomplexen dreidimensionalen Epithelverband, der durch zahlreiche podozytäre Zellausläufer (Fußfortsätze) und dazwischen befindliche Filtrationsschlitze gekennzeichnet ist. Die Filtrationsschlitze werden durch einzigartige Zell-Zellverbindungen (Schlitzmembranen) überbrückt. In den letzten 10 Jahren ist unser Verständnis der molekularen Struktur der Schlitzmembran durch die Identifikation von Nephrin erheblich präzisiert worden. Wir und andere Gruppen konnten zeigen, dass die Schlitzmembran Ausgangspunkt dynamischer Signalkaskaden ist und somit wesentlich zu einer funktionellen Aufrechterhaltung des Filterapparates beiträgt (Antragsteller Huber). Allerdings ist trotz der Identifikation von einzelnen Schlitzmembrankomponenten und ihrer Signalwege bis heute kaum etwas über die ultrastrukturelle Komposition der Schlitzmembran und ihrer komplexen molekularen Umbauprozesse während glomerulärer Erkrankungen bekannt. Die Morphologie podozytärer Zell-Zell-Kontakte ähnelt Cadherin-basierten Zellkontaktstrukturen, die von uns kürzlich erstmals auf molekularer Ebene mittels Kryo-Elektronenmikroskopie aufgelöst werden konnten (Antragsteller Frangakis). Unserer Vorergebnisse zeigen, dass die Schlitzmembran ebenfalls ideal für eine kryo-elektronenmikroskopische Analyse geeignet ist. Ziel unseres Projektes ist es daher, durch die Kombination von ausgewählten transgenen Mausmodellen mit modernsten hochauflösenden kryo-elektronenmikroskopischen Aufnahmen erstmals die molekulare Struktur der Schlitzmembran unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen aufzulösen. Damit soll dieses Projekt die einzigartige Erstellung eines molekularen Atlas der Schlitzmembran ermöglichen, mit welchem die strukturellen Veränderungen während glomerulärer Erkrankungen zugeordnet werden können.

• DFG Programme: Research Grants