Calcium release-activated Calcium (CRAC) Strom: Die Bedeutung für die humane B-Zell Funktion und die physiologische Signifikanz in humanen Mesothelzellen

• Antragstellerin: Dr. Tatiana Kilch-Di Rosa
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239748479

Calcium (Ca2+) ist ein universelles Signalmolekül, das eine wichtige Rolle in fast allen wichtigen Pro-zessen im Leben, und auch beim Sterben, einer Zelle spielt. Zellen können die intrazelluläre Ca2+ Ionenkonzentration entweder durch Ca2+ Freisetzung aus intrazellulären Speichern oder mittels Ca2+ Einstrom durch Ca2+ leitende Kanäle in der Plasmamembran (PM), wie z.B. durch den Calcium relea-se-activated calcium channel (CRAC-Kanal) bestehend aus dem Kanalprotein Orai (Wächter der Himmelspforten, griechischen Mythologie) und dem im ER lokalisierten Ca2+-Sensorprotein STIM (stromal interation molecule), erhöhen. Nach Entleerung intrazellulärer Ca2+-Speicher, bindet STIM direkt an Orai Kanäle in der Plasmamembran und aktiviert somit einen Ca2+ Einstrom, der wichtig für die Funktionalität fast jeder eukaryotischen Zelle ist. Das Verhältnis von STIM zu Orai Proteinen in der Zelle bestimmt direkt die Menge des Ca2+-Einstroms und somit indirekt die daran gekoppelten Effekte wie z.B. die NFAT (nuclear factor of activated T cells) Signalkaskade für die Gentranskription, proapoptotische Signalkaskaden oder Überlebenssignalwege. Während das kanalbildende Orai Pro-tein als drei homologe Proteine Orai1-3 vorkommt, existieren für STIM die zwei Homologe STIM1-2. Bereits veröffentlichte Arbeiten zeigen, dass der speichergesteuerte Calciumeinstrom (store operated Calcium entry, SOCE) eine entscheidende Rolle in der Immunzellfunktion spielt und dass Fehlregula-tionen in diesem Prozess mit der Entstehung von Immundefizienz, Autoimmunerkrankungen und Krebs in Verbindung stehen. Während die physiologische Bedeutung von Orai1 bereits Gegenstand intensiver Forschung war, ist die physiologische Rolle von Orai2 und Orai3 in primären Zellen weitgehend unbekannt. Ich schlage daher vor die Bedeutung der Orai2 Funktion in primären, humanen B-Zellen und in B-Zelllinien zu untersuchen. Diese Zellen stellen ein ideales Modellsystem dar, da sie viel Orai2 exprimieren und zudem einen bedeutenden Zelltyp im Immunsystem darstellen. Ich werde hierzu den Orai vermittelten Ca2+-Einstrom mit Hilfe elektophysiologischer Methoden und siRNA Technik charakterisieren und die physiologische Bedeutung hinblickend auf die Antikörperproduktion und die Interleukin-Sekretion untersuchen (SA 1). Ca2+ Signalkaskaden und CRAC sind auch bei meinem zweiten Forschungsvorhaben wichtig. Der TNF-alpha und NF-kaB Signalweg sind beides Ca2+ abhängige Prozesse. Haining Yang et al. waren in der Lage die Signifikanz dieser Signalwege bei der Entstehung von Asbest-induzierten Mesotheliomen herauszustellen, die in den Vereinigten Staaten ~ 2000-3000 Tote/ Jahr fordern. Die zugrundeliegenden Ca2+ mobilisierenden Prozesse sind allerdings noch weitgehend unbekannt und zudem ist nahezu nichts über Ca2+ Signalkaskaden in humanen Mesothelzellen (HM) veröffentlicht. Daher möchte ich CRAC/ SOCE in primären HM charakterisieren und dessen Beitrag in der Entstehung von Asbest-induzierter Onkogenese untersuchen (SA 2).

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Dr. Andrea Fleig