Regulation der Aktivität von Rho-Guaninnukleotidaustauschfaktoren der Dbl und Dock Familie durch His-switch-vermittelte Phosphoinositolphosphatbindung

• Antragsteller: Dr. André Schönichen
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 190629931

Die Rho GTPase Cdc42 ist ein Hauptregulator für Zellpolarität und -migration, dessen Aktivität streng reguliert ist. Unlängst konnte gezeigt werden, dass Cdc42 an der Spitze von wandernden Zellen mit verringertem pH-Wert nicht aktiviert wird. Dbs ist ein Rho-Guaninnukleotidaustauschfaktor (Rho-GEF) der Dbl-Familie und aktiviert Cdc42 spezifisch mit der katalytischen Dbl-Homologie (DH) -domäne. Dbl Rho GEFs haben auch eine benachbarte Pleckstin-Homologie (PH) -domäne, die Phosphoinositolphosphate (PIPs) bindet. Obwohl kontrovers, wird vorgeschlagen, dass PIP-Bindung an die PH-Domäne statt für Membranbindung für die allosterische Regulation der GEF-Aktivität wichtig ist. Die Bindung von PIP an Dbs ist pH-abhängig und könnte durch Protonierung eines Histidinrestes, eines so genannten His-switches, in der PH-Domäne vermittelt werden. Dagegen besitzen die jüngst identifizierten Rho-GEFs der Dock-Familie keine DH-PH-Domänen, enthalten jedoch auch eine katalytische Domäne (DHR2), eine PIP-Bindungsdomäne (DHR1) und zusätzliche Membranbindungsregionen. Zudem besitzen Dock-GEFs Histidine, die PIPs direkt binden könnten. In dieser Studie werde ich die Hypothese testen, dass Änderungen des pH die GEF-Aktvitäten in Dbl und Dock-Proteinen durch His-switch-regulierte PIP-Bindung kontrollieren. Ich werde die pH-abhängige PIP-Bindung an Dbl- und Dock-GEFs mit und ohne Histidinen an der PIP-Bindungsstelle mittels Oberflächen-Plasmon-Resonanz vergleichen. Für die Messung der GEF-Aktivität bei verschiedenen pH-Werten werde ich physiologische Bedingungen durch Immobilisierung von GTPasen auf Lipidvesikeln in vitro nachahmen. Danach untersuche ich die biologische Bedeutung der pH-abhängigen PIP-Bindung an Rho-GEFs mit Zellen, deren pH-Wert sich einstellen lässt. Dabei werde ich Cdc42-Aktivität mit einem Biosensor und den F-Aktin-Gehalt mit Lifefact messen. Ergebnisse werden den Mechanismus der His-switch-vermittelten PIP-Bindung an Rho-GEFs und seine physiologische Bedeutung zeigen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Dr. Diane L. Barber