Rolle des Diaphanous Formin FHOD1 und seiner Interaktion mit nesprin-2-giant in Zellkernmigration

• Antragsteller: Professor Oliver T. Fackler, Ph.D.; Professor Dr. Matthias Geyer
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 267922142

FHOD1 ist ein atypisches Mitglied der Diaphanous Related Formin (DRF) Proteinfamilie das keine Aktin-Polymerisierung vermittelt, sondern Aktinfilamente bündelt, zelluläre Aktin Strukturen dekoriert und Aktinfilamente mit Mikrotubuli koordiniert. Unsere Vorarbeiten identifizierten FHOD1 als Komponente der Maschinerie, die aktive, Aktin vermittelte Bewegungen des Zellkerns und Reorientierung des Zentrosoms in motilen Fibroblasten steuert. Zur Positionierung des Zellkerns assoziiert FHOD1 über eine N-terminale Aktin Bindestelle mit Aktin Kabeln und interagiert mit nesprin-2-giant (N2G), einem Protein des äußeren Kernhülle. Ausgehend von diesen grundlegenden Beobachtungen zur Rolle von FHOD1 in der Aktin-abhängigen Positionierung des Zellkerns besteht das erste Ziel dieses Forschungsvorhabens in der Aufklärung dieses ungewöhnlichen Mechanismus auf struktureller und funktioneller Ebene. Daher streben wir die präzise Definition der an den Interaktionen von FHOD1 mit N2G und Aktin beteiligten Proteinoberflächen sowie die Charakterisierung ihrer biochemischen und funktionellen Eigenschaften an, und werden regulatorische Mechanismen dieser Proteininteraktionen studieren. Dies wird die Erstellung von Kristallstrukturen von Komplexen aus interagierenden Domänen beinhalten mit dem langfristigen Ziel, die Struktur des Komplexes aller drei Bindungspartner aufzuklären. Diese Analysen sollten uns erlauben, die molekularen Determinanten zu bestimmen, welche die für DRFs atypische Wirkweise von FHOD1 definieren. Das zweite Hauptziel dieses Projektes besteht darin aufzuklären, über welche Mechanismen FHOD1-N2G Interaktionen reguliert werden und welche zusätzlichen FHOD1 Bindungspartner Funktionen des DRF vermitteln. In Vorarbeiten identifizierten wir das kinesin-2 Protein KIF3C als neuen FHOD1 Bindepartner mit einer essentiellen Rolle für Positionierung des Zellkerns. Mechanistische Analysen werden sich auf den Mechanismus konzentrieren über den FHOD1 Aktin Filamente und Mikrotubuli im Zuge der Zellkernbewegung koordiniert. Diese Untersuchungen werden sich zunächst auf KIF3C fokussieren, aber auch weitere, neu identifizierte FHOD1 Interaktionspartner umfassen. Zusammen wird dieser interdisziplinäre Ansatz die zellbiologische und strukturbiologisch-biochemische Expertise der Fackler und Geyer Labors vereinen und neue wichtige Einblicke in die molekularen Mechanismen erbringen, mit denen das atypischen DRF FHOD1 den dynamischen Transport des größten Zellorganells vermittelt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen