Zelluläre Aufnahme der Rho aktivierenden Toxine CNF1 und CNFY und anderer Deamidasen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Gudula Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Pharmakologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261620687

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Seit vielen Jahren untersucht meine Arbeitsgruppe bakterielle Protein-Toxine, die Rho Proteine modifizieren und dadurch dauerhaft aktivieren. Rho Proteine gehören zur Ras Supergenfamilie kleiner GTP-bindender Proteine. Bei den Toxinen handelt es sich um Deamidasen, die eine einzige spezifische Aminosäure (Gln 61/63) der Rho GTPasen: (Cytotoxisch Nekrotisierende Faktoren 1, 2, 3 und CNFY, sowie CNFS) die von pathogenen Escherichia coli, Yersinia pseudotuberculosis und Salmonella enterica produziert werden, sowie das Dermonekrotische Toxins (DNT) aus Bordetella. Eine weitere Deamidase, das Pasteurella multocida Toxin PMT modifiziert Galpha Untereinheiten heterotrimerer G-Proteine (PMT). Ziel dieses Antrags war es, die Aufnahme-Mechanismen der Deamidasen zu analysieren. Wir konnten die Aufnahmewege der Toxine charakterisieren und die zellulären Rezeptoren von CNF1 und PMT identifizieren, die essentiell für Bindung und Aufnahme sind: Das Lutheran basal cell adhesion molecule (Lu/BCAM) für CNF1 und das LDL-receptor related protein 1 (LRP1) für PMT. Das genaue Verständnis bakterieller Toxine in der Grundlagenforschung ermöglicht deren gezielte Veränderung für zellbiologische Anwendungen und auch für einen potentiellen Nutzen als Pharmakon. Wie wichtig das Wissen um die Rezeptorbindung und Aufnahme von bakteriellen Toxinen sein kann, zeigt letztendlich die Patentanmeldung eines Fusionsproteins aus Chlorotoxin und CNF1, welches das Überleben Glioblastom tragender Mäuse enorm verlängert.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Electrophysiology of glioma: a Rho GTPase-activating protein reduces tumor growth and spares neuron structure and function. Neuro-Oncology, 18(12), 1634-1643.
  Vannini, Eleonora; Olimpico, Francesco; Middei, Silvia; Ammassari-Teule, Martine; de Graaf, Erik L.; McDonnell, Liam; Schmidt, Gudula; Fabbri, Alessia; Fiorentini, Carla; Baroncelli, Laura; Costa, Mario & Caleo, Matteo
  
• High Affinity Binding of Escherichia coli Cytotoxic Necrotizing Factor 1 (CNF1) to Lu/BCAM Adhesion Glycoprotein. Toxins, 10(1), 3.
  Reppin, Franziska; Cochet, Sylvie; El Nemer, Wassim; Fritz, Günter & Schmidt, Gudula
  
• Involvement of Osteocytes in the Action of Pasteurella multocida Toxin. Toxins, 10(8), 328.
  Heni, Hannah; Ebner, Julia K.; Schmidt, Gudula; Aktories, Klaus & Orth, Joachim H. C.
  
• RhoA/C inhibits proliferation by inducing the synthesis of GPRC5A. Scientific Reports, 10(1).
  Richter, Lukas; Oberländer, Viktoria & Schmidt, Gudula
  
• CTX-CNF1 Recombinant Protein Selectively Targets Glioma Cells In Vivo. Toxins, 13(3), 194.
  Vannini, Eleonora; Mori, Elisabetta; Tantillo, Elena; Schmidt, Gudula; Caleo, Matteo & Costa, Mario
  
• Yersinia pseudotuberculosis cytotoxic necrotizing factor interacts with glycosaminoglycans. The FASEB Journal, 35(7).
  Kowarschik, Stefanie; Schöllkopf, Julian; Müller, Thomas; Tian, Songhai; Knerr, Julian; Bakker, Hans; Rein, Stephan; Dong, Min; Weber, Stefan; Grosse, Robert & Schmidt, Gudula
  
• Genome wide CRISPR screen for Pasteurella multocida toxin (PMT) binding proteins reveals LDL Receptor Related Protein 1 (LRP1) as crucial cellular receptor. PLOS Pathogens, 18(12), e1010781.
  Schoellkopf, Julian; Mueller, Thomas; Hippchen, Lena; Mueller, Teresa; Reuten, Raphael; Backofen, Rolf; Orth, Joachim & Schmidt, Gudula