Molekulare Mechanismen der Apoptose in Hydra

• Antragstellerin: Professorin Dr. Angelika Böttger
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 217550288

Apoptose ist eine tierspezifische Form des programmierten Zelltodes, der durch die Aktivitäten von Bcl-2-Familienproteinen und Caspasen gesteuert wird. Die molekularen Mechanismen sind in allen Tieren konserviert und bereits in Prebilateria, wie dem Nesseltier Hydra, wurde ein umfangreiches Netzwerk apoptotischer Proteine identifiziert. Apoptose kann sowohl aus dem Inneren der Zelle heraus ausgelöst werden, z.B. durch DNA-Schäden, als auch durch extrazelluläre Signale an die Zelle induziert werden. Signalwege, die letzteres steuern, sind in Invertebraten nur punktuell beschrieben worden. In dem für die Apoptoseforschung wohl bedeutendsten Invertebraten-Modellorganismus, Caenorhabditis elegans, scheinen sie gar nicht zu existieren. Interessanterweise wurden bei Cnidariern Todesrezeptoren der TNF-R-Familie gefunden, sowie auch entsprechende potenzielle Liganden für diese. In Hydra haben wir ebenfalls TNF-R sowie die Adaptormoleküle TRAF und FADD identifiziert. Funktionell allerdings ist TNF-R aus Hydra wohl nicht an FADD gekoppelt und wahrscheinlich auch nicht in apoptotische Prozesse involviert. Wir haben einen großen Datensatz über die Interaktionen von Hydra TNF-R, FADD und TRAF mit Hydra Caspasen gewonnen, der das zeigt. Auch phylogenetisch sind die TNF-Rs der Cnidarier nicht mit den Todesrezeptoren dieser Familie verwandt, sondern mit EDARs, die in epitheliale Differenzierungsprozesse involviert sind. Dementsprechend finden wir das Protein auch in speziellen Epithelzellen, die Nematozyten inkorporieren. Dies deutet auf eine Funktion bei der Epitheldifferenzierung für HydraTNF-R hin. Mit diesem Verlängerungsantrag wollen wir der Frage nachgehen, welche Funktion die HydraFADDs dann haben, wenn sie nicht mit HyTNF-R interagieren. Aufschlüsse darüber wollen wir durch massenspektrometrische Analyse von FADD-Interaktoren erhalten. Damit hoffen wir, eventuell tatsächliche Todesrezeptoren oder aber intrazelluläre FADD-Adaptoren zu finden, die erklären, in welchem molekularen Kontext die FADD-Proteine in Hydra stehen. Dies dient dem Verständnis der Evolution von extrinsischen induzierten Apoptose-Wegen in tierischen Organismen. Außerdem kann es durch das Aufdecken von Homologien mit FADD-Interaktoren aus Vertebraten auch zu neuen Erkenntnissen über die Rolle von FADD-enthaltenden Proteinkomplexen, wie „Death effector filaments“ für andere zelluläre Prozesse, z.B. die Abwehr von Pathogenen und das Auslösen von Entzündungsprozessen führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen