Die Funktion von Ena/VASP Proteinen in der Zellmigration und Adhäsion

• Antragsteller: Professor Dr. Jan Faix
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264240917

Zellen verwenden die Kraft der Aktin-Polymerisation zur Ausbildung von protrusiven Zellfortsätzen am Leitsaum, um die gerichtete Zellbewegung zu ermöglichen. Diese membranumspannten Strukturen werden als Lamellipodien bezeichnet und enthalten ein dichtes Aktinfilamentnetzwerk, das in der Zellmembran verankert ist. Anhand unseres gegenwärtigen Kenntnisstandes wird die Aktinassemblierung in Lamellipodien in ersten Linie durch den Arp2/3-Komplex initiiert, während die anschließende Elongation der Aktinfilamente an der Plasmamembran von spezialisierten Aktinfilamentpolymerasen wie Forminen oder Enabled/Vasodilator-stimulierten Phosphoproteinen (Ena/VASP) vermittelt wird. Ena/VASP Proteine sind Mitglieder einer strukturell konservierten Familie, die ausschließlich in motilen Zellen exprimiert werden. Vertebraten enthalten drei Isoformen, die als Mena (Maus Ena), VASP und EVL (Ena-VASP-like) bezeichnet werden und in Bereichen aktiver Aktinpolymerisation zu finden sind. So zum Beispiel in den Spitzen von Lamellipodien und Filopodien, in fokalen Adhäsionen aber auch auf der Oberfläche humanpathogene Keime. Ena/VASP Proteine werden mit einer Vielzahl von zellulären Prozessen, wie etwa der Axon Guidance während der Verschaltung von Nervenzellen, der Zellmigration oder der Verbreitung von Krankheitserregern in Verbindung gebracht. Richtungsweisende Studien, die mit Mena- und VASP-defizienten embryonalen Maus-Fibroblasten (MEFs) durchgeführt wurden, und in denen scheinbar auch kein EVL exprimiert wird, fanden keine augenfälligen Defekte in der Zelladhäsion. Gleichzeitig wiesen diese Zellen jedoch schnellere Protrusionsraten der Lamellipodien sowie eine erhöhte Zellmotilität auf. Diese Annahme wird allerdings durch unsere aktuellen Befunde in Frage gestellt, da wir in derselben Zelllinie erhebliche Mengen an EVL nachweisen konnten. Angesichts dieser Befunde und aufgrund der vergleichbaren biochemischen Aktivitäten aller drei Ena/VASP Isoformen, die die prozessive und Oberflächen-verankerte Aktinfilamentelongation in vitro vermitteln, ist es jedoch zwingend notwendig, bona fide Ena/VASP-null Zellen zu verwenden, um ein eindeutiges Bild der physiologischen Funktionen dieser Proteine zu erhalten. Daher wollen wir im Rahmen dieses Projektes das verbliebene EVL-Gen in MVD7 Zellen durch Genom Editing unter Verwendung von Zink-Finger-Nukleasen inaktivieren. Diese Technik soll ebenfalls verwendet werden, um alle drei Ena/VASP Isoformen in den hoch motilen und häufig verwendeten B16-F1 Maus Melanoma Zellen zu inaktivieren. Das Ziel dieses ambitionierten Projektes ist es, die spezifischen Funktionen der einzelnen Ena/VASP-Proteine in der Lamellipodium-Architektur, Protrusion und Zellmigration aufzuklären, sowie herauszufinden, ob Ena/VASP Proteine - möglicherweise im Verbund mit Vinculin - bei der Bildung und Funktion von fokalen Adhäsionen eine wichtige Rolle spielen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen