Wechselwirkungen zwischen Neurodegenerations-assoziierten RNA-Bindeproteinen und der Kerntransportmaschinerie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Dorothee Dormann; Professor Dr. Ralph Kehlenbach
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264253189

Die nukleären RNA-Bindeproteine FUS und TDP-43 spielen bei neurodegenerativen Erkrankungen wie der amyotrophen Lateralsklerose (ALS) und der Frontotemporalen Demenz (FTD) eine wichtige Rolle. Mutationen in FUS und TDP-43 führen zu erblichen Formen der ALS, und beide Proteine finden sich im Zytoplasma von Neuronen und Gliazellen erkrankter Gehirnregionen, wo sie unlösliche Aggregate bilden. Vieles deutet darauf hin, dass Defekte im Kerntransport und abnorme Phasentrennung der Relokalisierung von FUS und TDP-43 in zytoplasmatische Aggregate zugrunde liegen. Für ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen, die zu ALS und verwandten neurodegenerativen Erkrankungen beitragen, bedarf es einer näheren Untersuchung des Kerntransports von FUS und TDP-43 sowie der Parameter, die ihre Phasentrennung und Aggregation beeinflussen. Für FUS hat das Dormann-Labor bereits wesentlich zur Aufklärung solcher Mechanismen beigetragen, auch in Zusammenarbeit mit dem Kehlenbach-Labor. Wir möchten nun gemeinsam unsere Expertise auf den Gebieten der RNA-Bindeproteine und des Kerntransports nutzen, um das komplexe Zusammenspiel zwischen den krankheits-assoziierten RNA-Bindeproteinen und der Kerntransportmaschinerie in neuronalen und nicht-neuronalen Zellen aufzuklären. Insbesondere werden wir uns auf Transportrezeptoren und Nukleoporine und ihre Rolle bei der Regulierung des TDP-43- und FUS-Imports sowie der Phasentrennung konzentrieren. Unser erstes Ziel ist es, die Wechselwirkungen von TDP-43 mit verschiedenen löslichen Kerntransportrezeptoren zu untersuchen. Wir werden analysieren, inwieweit diese Proteine die Phasentrennung und Aggregation von TDP-43 verhindern und Import von TDP-43 vermitteln. Unser zweites Ziel ist es, die Rolle verschiedener Nukleoporine beim Kerntransport von FUS und TDP-43 und bei ihrer Phasentrennung und der Bildung zytoplasmatischer Aggregate zu verstehen. Darüber hinaus möchten wir Transportrezeptoren und Nukleoporine mit Relevanz für TDP-43/FUS-Import oder Phasentrennung in post mortem Gehirnmaterial von FTD- und ALS-Patienten untersuchen. Das Projekt verbindet biochemische Experimente in vitro und zellbiologische Analysen in human Zellen. Dabei nutzen wir ein großes Repertoire an Reagenzien und Techniken, die in den letzten Jahren im Dormann- und Kehlenbach-Labor etabliert wurden.Die detaillierte Untersuchung von löslichen und eher stationären Faktoren (Transportrezeptoren bzw. Nukleoporinen), die direkt oder indirekt mit FUS und TDP-43 interagieren, hilft uns zu entschlüsseln, wie beide Proteine unter physiologischen Bedingungen in den Kern importiert und wie ihre Phasentrennung und -aggregation reguliert werden. Dies ermöglicht uns zu verstehen, wie sich beide Proteine verhalten, wenn bestimmte Transportfaktoren oder die Wechselwirkung mit diesen Faktoren im kranken oder alternden Gehirn gestört sind. Daher erwarten wir, dass unsere Grundlagenforschung zu einem besseren Verständnis des ALS/FTD-Pathomechanismus beitragen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen