Die Bedeutung der Zusammensetzung und Dynamik des Frizzled-Rezeptorkomplexes für die Signalspezifikation und -initiation im WNT/Frizzled-Signalweg

• Antragstellerin: Dr. Maria Kowalski-Jahn
• Fachliche Zuordnung: Pharmakologie ; Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322725853

Frizzled (FZD)-Rezeptoren stellen wichtige Rezeptorproteine dar, die vor allem während der embryonalen Entwicklung aber auch in adulten Säugern eine wesentliche Rolle spielen. Eine gestörte Signaltransduktion kann schwere Erkrankungen wie Krebs aber auch metabolische und neurologische Erkrankungen zur Folge haben. Daher stellen FZD-Rezeptoren ein vielversprechendes wenn auch bislang wenig erforschtes Ziel für eine pharmakologische Intervention dar.FZD-Rezeptoren (FZD1-10) zählen zur Superfamilie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren und werden hauptsächlich durch zur wingless/int1 (WNT)-Familie zählende Lipoglykoproteine aktiviert. WNT aktiviert über FZD-Rezeptoren ß-Catenin-abhängige und ß-Catenin-unabhängige Signalwege. Bislang ist unbekannt, wie die Spezifität für den einen oder anderen Signalweg vermittelt wird. Daher bleibt zu klären, ob die Rezeptorkomplex-Zusammensetzung oder die Selektivität des WNT-Liganden die verschiedenen Signalwege initiert. Einer verbreiteten Hypothese zufolge ist der FZD-Rezeptor für die Ligandenerkennung und -bindung verantwortlich, während der rekrutierte Co-Rezeptor über den Signalweg entweder durch Bindung von LRP5/6 (ß-Catenin-abhängige) oder ROR/RYK (ß-Catenin-unabhängige Signalkaskade) entscheidet. Innerhalb des vorliegenden Projektes soll die Rezeptorkomplex-Zusammensetzung und -dynamik hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Signalspezifikation und -initiation in der WNT/FZD-Signalkaskade untersucht werden. Stellvertretend werden zwei FZD-Rezeptoren (FZD4 und FZD6) verwendet, um die Signalinitiation sowohl im ß-Catenin-abhängigen (FZD4) als auch im ß-Catenin-unabhängigen (FZD6) Signalweg zu charakterisieren, und dabei besonders Unterschiede bei der Aktivierung heterotrimerer G-Proteine zu erfassen.Im vorliegenden Projekt soll zunächst versucht werden die genaue Zusammensetzung und Stöchiometrie des Rezeptorkomplexes zu untersuchen. Weiterhin soll die Bedeutung von Dimerisierung und Dissoziation für die Signalinitiation im ß-Catenin-unabhängigen Signalweg am Beispiel des FZD6-Rezeptors geklärt werden. Und schlussendlich soll die Rolle des Co-Rezeptors LRP6 hinsichtlich seiner Bedeutung als Schalter für den ß-Catenin- oder den G-protein-gekoppelten Signalweg am Beispiel des FZD4-Rezeptors geprüft werden. Protein-Protein-Interaktionen innerhalb des FZD-Rezeptor/Co-Rezeptor-Komplexes werden dabei mithilfe der Western Blot-Analyse, sowie mit einer auf der Amber codon suppression-Technologie basierenden Mutagenese, mit der Affinitäts-basierten Zwei-Farben-Fluorescence Recovery after Photobleaching-Technik (FRAP), und mittels Förster- und Biolumineszenz-Resonanzenergietransfer (FRET/BRET) untersucht.Das vorgestellte Projekt soll den Kenntnisstand über FZD-Rezeptoren maßgeblich erweitern. Detaillierte Erkenntnisse über Mechanismen der FZD-Aktivierung und selektiven Signalinitiation können als wichtige Grundlagen für die Entwicklung von Medikamenten für FZD-Rezeptor-assoziierte Krankheiten dienen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweden
• Gastgeber: Professor Gunnar Schulte, Ph.D.