Regulation desmosomaler Adhäsion in Keratinozyten durch das Aktin-Zytoskelett

• Antragsteller: Professor Dr. Volker Spindler; Professor Dr. Jens Waschke
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 170490234

Das Projekt ist ein Fortsetzungsantrag zu 'Rolle des Zytoskeletts bei der Pathogenese des Pemphigus'. Er fokussiert auf die Mechanismen der Regulation desmosomaler Adhäsion in Keratinozyten durch das Aktin-Zytoskelett. Desmosomen sind in der Epidermis besonders zahlreich vorkommende interzelluläre Haftkomplexe. Hierbei vermitteln Haftmoleküle vom Cadherin-Typ, Desmogleine (Dsg) und Desmocolline, die Bindung zu Nachbarzellen. Die im Rahmen des vorherigen Antrags gewonnen Daten zeigen klar, dass das Aktinzytoskelett, z.B. über das Aktin-bindende Protein Alpha-Adducin, die Zell-Zell-Haftung reguliert und spezifisch die Menge des für die Haftung essentiellen Dsg3 im Desmosom beeinflusst. Die genaueren Mechanismen hierbei sind jedoch weitgehend unverstanden. Im Rahmen des Antrags soll daher die Rolle von Aktin für die Desmosomenbildung in zwei Teilprojekten näher untersucht werden. (I) Die Mechanismen sollen aufgeklärt werden, wie Alpha-Adducin den Einbau von Dsg3 und anderer desmosomaler Proteine in Desmosomen reguliert. Hierzu werden wir in Alpha-Adducin knockout- und Wildtyp-Keratinozyten die Desmosomenbildung genauer nach Induktion durch Ca2+-Erhöhung untersuchen. Weiterhin soll analysiert werden, ob Alpha-Adducin den intrazellulären Transport oder die laterale Inkorporation von Dsg3 in bestehende Desmosomen moduliert. Hierzu soll der Transport von Dsg3 zur Zellmembran durch Live-Cell-Imaging eines Licht-induzierbaren Dsg3-Konstrukts untersucht werden. Durch Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Einzelmolekülfluoreszenzmikroskopie soll die Verteilung und Mobilität von Dsg3 auf Keratinozyten in Abhängigkeit vom Aktinzytoskelett detektiert werden, um die Hypothese zu testen, dass ähnlich wie bei E-Cadherin bei den Adhärensjunktionen eine Aktin-abhängige Clusterbildung freier Moleküle auch zur Ausbildung von Desmosomen nötig ist. (II) Da das Aktin-bindende Protein Cortactin ebenfalls in einem Komplex mit Dsg3 außerhalb von Desmosomen vorliegt, soll in Cortactin-Wildtyp- und -Knockout-Keratinozyten untersucht werden, inwieweit dieses Molekül und seine Phosphorylierung für die Desmosomenbildung und die Regulation desmosomaler Adhäsion relevant sind. Weiterhin soll die von uns beobachtete Komplexbildung von Dsg3, E-Cadherin und der Tyrosinkinase Src näher untersucht werden. Hier werden wir klären, ob Src-Aktivität essentiell für die Desmosomenbildung ist. Weiterhin werden wir untersuchen, wie Src in diesem Kontext reguliert wird (z.B. durch Tyrosinphosphatasen) und welche Moleküle Src hierbei kontrolliert (z.B. Cortactin). Die durch diese Ansätze gewonnen Erkenntnisse erweitern nicht nur unser Wissen über die Regulationsmechanismen der Zell-Zell-Haftung, sondern sind auch für unser Verständnis von schweren Erkrankungen mit Störungen der desmosomalen Adhäsion wie Pemphigus wichtig.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz