Deciphering the molecular function of otoferlin in synaptic vesicle replenishment in inner ear sensory hair cells

• Antragstellerin: Dr. Meike Sofia Maylin Herget, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 195690233

Otoferlin gehört zu der Ferlin-Proteinfamilie und wird in den Haarzellen des Innenohrs exprimiert. Ferlin Proteine sind integrale Membranproteine, die sich durch multiple, hintereinanderliegende, konservierte C2-Domänen auszeichen und an der Regulation von kalziumabhängigen Membranfusionsprozessen in Muskel- und Epithelzellen beteiligt sind. Mutationen im OTOF-Gen unterliegen der humanen prälingualen nicht-syndromalen Schwerhörigkeit DFNB9. Otoferlin-defiziente Mäuse zeigen ebenfalls eine hochgradige Schwerhörigkeit, die auf einem Otoferlin-abhängigen Defekt im Wiederauffüllen der synaptischen Vesikelpopulation an der spezialisierten, glutamatergen Bandsynapse sensorischer Haarzellen beruht. Die molekulare Funktion von Otoferlin, die diesem Prozess zugrunde liegt, ist jedoch nicht bekannt. Ziel dieses Forschungsantrages ist es, in einem proteom-basierten Ansatz, neue Otoferlin Interaktionspartner zu identifizieren und auf molekularer Ebene zu charakterisieren. Hierzu beabsichtige ich, Otoferlin sowohl aus Haarzellen der vestibulären Organe als auch des auditorischen Organs embryonaler Hühnerohren zu immunopräzipitieren. Proteine wie AHNAK1, das ich in einem Pilot-Experiment als potentiellen Interaktionspartner identifizieren konnte, und eine potentielle Rolle in kalziumabhängigen Signalwegen, Vesikeltransport oder Membranfusionsprozessen aufweist, werden zur weiteren Analyse ausgewählt. Die detailierte Charakterisierung umfasst: i) Bestimmung der exakten subzellulären Lokalisierung in Haarzellen mittels konfokaler Immunfluoreszenz- und Transmissionselektronenmikroskpie, ii) Nachweis einer physikalischen Interaktion beider Proteine in kalziumabhängigen Bindungsstudien in vitro unter Verwendung von rekombinant exprimiertem Otoferlin und Interaktionspartner, und iii) Untersuchung einer physiologischen Relevanz des neuen Interaktionspartners (AHNAK1) im Prozess des Otoferlin-abhängigen Wiederauffüllens synaptischer Vesikel in Haarzellen entsprechender knock-out Mäuse.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Stefan Heller, Ph.D.