Modulation des Podozytären Aktinzytoskeletts

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias B. Huber; Professor Dr. Christoph B. Schell
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 241702976

Die glomeruläre Filtrationsbarriere setzt sich aus dem fenestrierten Endothel, der glomerulären Basalmembran sowie hochspezialisierten Epithelzellen, den sogennanten Podozyten zusammen. Störungen an einer dieser Komponenten stellen die pathophysiologische Grundlage für eine Vielzahl von glomerulären Erkrankungen dar, die wiederum wesentlich für das Entstehen von chronischen Nierenerkrankungen und Dialysepflichtigkeit sind. Eine besondere Rolle im Kontext glomerulärer Erkrankungen kommt den Podozyten zu, die sich durch eine hochkomplexe Zellmorphologie mit zahlreichen zellulären Fortsätzen, sog. Fußfortsätze auszeichnen. Um ihre komplexe für die Filtration maßgebliche Morphologie aufrechtzuerhalten benötigen Podozyten ein spezialisiertes Zytoskelett. Jedwede Podozytenschädigung resultiert in einer Umstrukturierung dieser zellulären Architektur und insbesondere in einer Verplumpung der Fußfortsätze. Wir postulieren, dass ein tiefgehendes Verständnis verschiedener Regulationsebenen des podozytären Zytoskeletts die Entwicklung neuartiger diagnostischer und/oder therapeutischer Ansatzpunkte liefern kann. In der vorangegangenen Förderperiode gelang es erstmals die herausragende Bedeutung der N-WASP/Arp2/3 Aktinnukleationsmaschinerie für die Morphologie und Funktion von Podozyten in vitro und in vivo zu beschreiben. Aus diesen Ergebnissen ergeben sich nun weitere, drängende Fragen: 1) Wie interagiert das kortikale und vernetzte Aktinzytoskelett mit anderen zytoskelettalen Komponenten, wie beispielsweise dem Aktomyosinnetzwerk? Lassen sich diese Interaktionen pharmakologisch beeinflussen? 2) Wie moduliert das podozytäre Aktinzytoskelett die Interaktion mit der glomerulären Basalmembran über sogenannte fokale Adhäsionsproteine? Inwiefern verhindert dieses Zusammenspiel den Podozytenverlust in Erkrankungssituationen? 3) Welche Rolle spielen podozytenspezifische RhoGTPase-Modulatoren für die Integrität der glomerulären Filtrationsbarriere? Die beiden ersten Fragen werden wir durch eine Reihe bereits etablierter in vitro System inklusive 3D-Kultur, biophysikalischer und proteomischer Methoden beantworten. Das Aktinzytoskelett wird durch zahlreiche Signalwege wie beispielsweise RhoGTPasen und ihre Aktivatoren/Inhibitoren ein (GAPs und GEFs) reguliert. Wir konnten erstmals durch hochreine Isolationsverfahren und sog. Omics-technologien einen hochspezifischen Modulator des Zytoskeletts von Podozyten identifizieren. Zur funktionellen Analyse dieses weitestgehend unbekannten GTPase Modulators wurde ein konditionales Mausmodell generiert, das nun sowohl unter physiologischen als auch pathologischen Stresskonditionen analysiert werden soll. Weiterhin werden in vitro und proteomische Untersuchungen durchgeführt werden, um das funktionelle Verständnis für diesen GTPase Modulator zu präzisieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen