Die Bedeutung der intrazellulären und Membran-assoziierten Mobilität von Crumbs Proteinen für Zellpolarität, Zellkontakte und Signalübertragung in renalen Epithelien. (vormals: Apikale Polaritätsmechanismen in Podozyten)

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Kubitscheck; Professor Dr. Thomas Weide
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 181145595

Die Niere der Säuger besteht aus etwa 1-2 Millionen physiologische Untereinheiten, die als Nephrone bezeichnet werden. Obwohl sich die einzelnen Epithelien der Nephrone morphologisch und funktionell stark unterscheiden, zeigen alle eine ausgeprägte Polarisierung und bilden Zell-Zellkontakte aus. Beide Prozesse, Zellpolarisierung und Zellkontaktformation, werden in renalen Epithelien über das Plasmamembranprotein Crumbs (bzw. Crumbs-Interaktionsnetzwerke) und dessen asymmetrische Verteilung an der Plasmamembran gesteuert. Bisher ist allerdings unklar, wie genau diese asymmetrische Crumbs-Verteilung in der Plasmamembran induziert wird und anschließend erhalten bleibt. In der Niere werden die Crumbs-Isoformen Crb2, Crb3A und Crb3B exprimiert. In Vorarbeiten konnten wir für Crb3A und Crb3B eine unterschiedliche Mobilität bzw. laterale Diffusion nachweisen und außerdem zeigen, dass Vesikel, die mit unterschiedlichen Crb3-Isoformen beladen sind, verschiedene intrazelluläre Bewegungsmuster ausprägen. Crb3B-positive Vesikel sind generell mobiler und werden seltener retardiert als Crb3A-positive Vesikel.Wir vermuten daher, dass die intrazellulären Bewegungsmuster auf der Plasmamembran und zur Plasmamembran hin wichtig für den Aufbau und Erhalt asymmetrischer Membranen sind. Umgekehrt könnten Fehlfunktionen der Crumbs-Mobilität mit Schäden beispielsweise an renalen Zell-Zellkontakten, z. B. der Schlitzmembran, verbunden sein. Dies ist besonders wichtig, da kürzlich gezeigt wurde, dass bestimmte Mutationen im humanen CRB2-Gen mit schweren Schäden an der renalen Filtrationsbarriere verbunden sind. Crb3A und Crb3B werden in allen renalen Epithelien, Crb2 aber vorwiegend in Podozyten exprimiert. Daher planen wir in diesem Projekt mit Hilfe von Podozyten als Modell für podozytäre Membranen und MDCK-Zellen als Modell für tubuläre apikale Epithelien-Membranen die Bewegungsmuster für Crb2, Crb3A und Crb3B zu erfassen und ihre Bedeutung für die Zellpolarität, Zellkontaktbildung, Aktin-Dynamik und Signalübertragung in renalen Zellen aufzuklären. Dazu werden wir in diesem Kooperationsprojekt u. a. erstmalig quantitative lichtmikroskopische Techniken (single molecule bzw. single particle tracking und Fluoreszenzphotobleich-Verfahren) einsetzen, um die Beweglichkeit von Schlüsselmolekülen wie Crb2 auf renalen Plasmamembranen zu analysieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen