Aufklärung der molekularen Mechanismen zur Caspase-2 Aktivierung

• Antragsteller: Professor Dr. Krishnaraj Rajalingam
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Akustik ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 235195892

Apoptose ist eine Form des programmierten Zelltods, die einzigartige morphologische und biochemi-sche Charakteristika aufweist, wie die Aktivierung von spezifischen Proteasen den sogenannten Caspasen. Man unterscheidet Initiator- und Effektorcaspasen. Initiatorcaspasen werden zur Dimerisie-rung und Aktivierung zu multimeren Proteinkomplexen rekrutiert. Caspase-2 ist ein besonderes Mit-glied der Caspase Familie, weil Caspase-2 sowohl Eigenschaften von Initiatorcaspasen als auch von Effektorcaspasen besitzt. Obwohl Caspase-2 als erste Caspase aus Säugern kloniert wurde, ist die genaue Rolle von Caspase-2 rätselhaft geblieben und die apoptotischen Bedingungen, die Caspase-2 als Initiatorcaspase aktiveren waren bisher nicht bekannt. Wir haben nachgewiesen, dass Caspase-2 als Initiatorcaspase aktiviert wird während Apoptoseprozessen, die durch porenbildende Toxine (pore forming toxins, PFTs) ausgelöst werden. PFTs (so wie alpha-Hämolysin und Aerolysin) sind wichtige bakterielle Virulenzfaktoren, die von pathogenen Bakterien sekretiert werden. Die cytotoxischen Effek-te werden hautsächlich durch die Bildung von Poren in der Zellmembran des Wirts hervorgerufen. Caspase-2 wird sowohl für die alpha-Hämolysin als auch für die Aerolysin induzierte Apoptose in hu-manen Epithelzellen benötigt. Mit Hilfe von hochauflösender Gelfiltrations-Chromatographie haben wir nachgewiesen, dass Caspase-2 in PFT behandelten Zellen PIDDosome unabhängig aktiviert und zu einem neuen hochmolekularen Proteinkomplex (Castosome) rekrutiert wird. Die Rekrutierung und Aktivierung von Caspase-2 am Castosome ist abhängig vom PFT-induzierten Kaliumefflux und weist somit auf eine entscheidende Rolle von Kaliumionen bei der Regulation der Caspase-2 Aktivität hin. Zielsetzung des vorliegenden Antrags ist die genaue Charakterisierung des Castosome-Komplex und die detaillierte Aufklärung der molekularen Mechanismen zur Caspase-2 Aktivierung in humanen Zellen, um die Grundlage für die Entwicklung von Medikamenten für die Therapie bei verschiedenen bak-teriellen Infektionen und Krebs zu schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen