Tropomyosin- vermittelte Regulation der Aktomyosin-abhängigen Kontraktilität von Nichtmuskeln

• Antragsteller: Professor Dr. Dietmar J. Manstein
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 268184046

Unser Ziel ist die Aufklärung der Mechanismen, die Tropomyosin-regulierte, Aktomyosin-abhängige Prozesse in Nichtmuskelzellen vermitteln. Die seitliche Anlagerung von Tropomyosinen an Aktinfilamente wird häufig mit dem Begriff Gestaltbindung beschrieben, was das Fehlen stereospezifischer Kontakte zum Ausdruck bringen soll. Allerdings kann diese Art von Wechselwirkung leicht durch die zahlreichen anderen Aktin-bindenden Proteine in der Zelle gestört werden. Deshalb bietet ein alleine durch Gestaltbindung vermittelter Prozess keine zufriedenstellende Erklärung für die Rolle der zytoplasmatischen Tropomyosine bei der Bildung diskreter Filamentpopulationen. Unsere Arbeiten bauen auf der Hypothese auf, dass ternäre ATmM-Komplexe, bestehend aus NM-2-, zytosolischen Aktin- und Tm-Isoformen, minimale funktionale Einheiten mit klar definierten Eigenschaften bilden. Wie unsere Vorarbeiten gezeigt haben werden die stereospezifischen Wechselwirkungen im Komplex vornehmlich durch die Myosinmotordomäne vermittelt. Darüber hinaus nehmen wir an, dass die Myosinmotoraktivität die dynamische Natur der resultierenden Filamentpopulationen, ihre Fähigkeit eine spezifische Funktion auszuüben und ihre unabhängige Regulation in den unterschiedlichen Bereichen der Zelle unterstützt. Die Fülle der möglichen Kombinationen, in denen sich verschiedene Spleiß-Isoformen und Mutanten zu einem Komplex zusammenlagern können, ist eine besondere Herausforderung bei der Durchführung dieses Projekts. Basierend auf unseren Vorarbeiten, ist es allerdings wahrscheinlich, dass die Untersuchung einer relativ kleinen Anzahl von Isoformkombinationen ausreicht, um genaue Vorhersagen über die Eigenschaften der bedeutendsten und in Säugerzellen eindeutig nachgewiesenen ATmM Komplexe zu machen. Die Verfügbarkeit der einzelnen Geschwindigkeits- und Gleichgewichtskonstanten für prototypische Zytoskelettkomplexe wird das Feld stark voranbringen, da aktuelle Modellierungsansätze auf einer geringen Anzahl von Studien aufbauen und diese fast ausschließlich mit alpha-Aktin durchgeführt wurden. Die Integration mit strukturbiologischen Untersuchungen prototypischer ATmM Komplexe verspricht zudem Rückschlüsse zuzulassen, wie Isoform-abhängige Veränderungen von Struktur, Dynamik und mechanischer Aktivität der einzelnen ATmM-Komplexe ihre spezifischen Wechselwirkungen mit zellulären Membranen, sowie ihre Einbindung in eine aktive Signalumgebung beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen