Räumliche Regulation von Zellpolarisierung

• Antragsteller: Dr. Björn Hegemann
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 203137530

Zellpolarisierung ist grundlegend in vielen biologischen Abläufen. Bisherige Forschung in diversen Systeme hat eine große Zahl evolutionär konservierter Komponenten identifziert, die die Polarisierung in Richtung eines externen Signals steuern. Es ist bis heute nicht klar, wie diese Komponenten auf molekularer Ebene zusammenwirken, um die Richtung des externen Signals zu bestimmen und in ein räumlich begrenztes intrazelluläres Signal umzuwandeln. Diverse theoretische Modelle kommen zu dem Schluss, dass positive und negative „feedback“-Mechanismen benötigt werden, um die Zelle in die Richtung eines externen Signals zu polarisieren. Die Mitogen-activated protein kinase (MAPK) Fus3 in Hefe ist bekannt als Regulator von feedback-Mechanismen in der MAPK Signaltransduktionskaskade. Frühere Beobachtungen und meine vorläufigen Ergebnisse deuten an, dass Fus3 die Etablierung und Aufrechterhaltung der Polarisation direkt reguliert.Ich möchte testen, welche molekularen Mechanismen Zellpolarität etablieren und wie Fus3-Aktivität die Polarisierung reguliert. Ich werde lebende Zellen in einem Mikrofließsystem mit einem Mikroskop filmen und so die Kinetik der Proteinpolarisierung in einem Pheromongradienten messen. Im Weiteren werde ich dieses System nutzen, um zu testen wie Fus3-Aktivität die Proteinpolarisierung beeinflusst. Zusätzliche werde ich quantiative proteomics verwenden, um die dynamischen Veränderungen der Polaritätsproteinkomplexe und ihrer Phosphorylierungsstellen nach Pheromonzugabe zu messen. Mit Hilfe der proteomics werde ich auch testen, wie Fus3-Aktivität die Proteinkomplexe und Ihre Phosphorylierungen verändert. Dieses Projekt wird wichtige Erkenntnisse erbringen wie räumliche Information während der Polarisierung von Hefezellen molekular kodiert und weitergeleitet wird. Durch die Konservierung vieler Polaritätsproteine der Hefe werden die Ergebnisse auch helfen zu verstehen, wie Proteinpolarisierung generell molekular reguliert sein kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Gastgeber: Professor Dr. Matthias Peter