Die Analyse einer neuen Glycosyltransferase in der LRP6 / Wnt-Signalweg

• Antragsteller: Dr. Gary Davidson
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322812524

Der Wnt/b-Catenin Signalweg kontrolliert die Embryonalentwickung aller bisher untersuchten Vielzeller und ist in einer Vielzahl menschlicher Erkrankungen involviert. Das Wnt/ß-Catenin Signal wird über den Wnt-Rezeptorkomplexe an der Zellmembran vermittelt, die aus dem Frizzled Rezptor und dem universellen Wnt-Corezeptor LRP6 gebildet werden. Wir sind an den Mechanismen der LRP6 vermittelten Signalübertragung interessiert und versuchen mit Hilfe eines zellkulturbasierten Screens Proteine zu identifizieren, die LRP6 modifizieren und dadurch den Signalweg regulieren. Obwohl bereits bekannt ist, dass LRP6 N-Glykosylierung benötigt, um an die Zelloberfläche zu gelangen, wurde bisher noch keine Glykosyltransferase identifiziert, der das Wnt/ß-Catenin Signalweg reguliert. Mithilfe eines cDNA-basierenden Überexpressionsscreens, in Verbindung mit einem biochemischen Readouts zur Detektion von LRP6 Modifikationen, konnten wir eine bisher relativ unbekannte N-Glykosyltransferase (B3GnT8) identifizieren. Durch erste Gain-of-function und loss-of-function Studien konnten wir die Spezifität des Enzyms gegenüber LRP6 demonstrieren und die daraus resultierende Modulation des Wnt/ß-Catenin Signalweg nachweisen. Interessanterweise scheint dieses Protein auch im Hexose-induzierten Wnt Signalweg eine Rolle zu spielen. Diese vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass die N-Glykosylierung von LRP6 eine regulatorische Modifikation des Wnt-Signalwegs darstellt. Im Zuge dieser Antragstellung möchten wir nun mit Hilfe von molekularbiologischen, zellbiologischen und in-vivo Experimenten im Detail klären, wie die N-Glykosyltransferase den LRP6/Wnt Signalweg moduliert. Die Biochemie der LRP6 Glykosylierung wird hauptsächlich in Zellkulturstudien adressiert, die physiologische Relevanz des Enzyms für den Signalweg werden wir mit Hilfe von Zebrafischen analysieren. Spezifische Ziele 1. Identifizierung von LRP6 Glykosylierungsstellen (Mutagenese und MS-Analyse) 2. Charakterisierung von LRP6 Glycankette Änderung durch den Glykosyltransferase (MS-Analyse und Azidozucker metabolische Markierung). 3. Verbindung zwischen Glukose (Hexose) Stoffwechsel und LRP6 Signaltransduktion. 4. Untersuchung in-vivo-Relevanz der LRP6 Glykosylierung durch den Glykosyltransferase mit Zebrafischembryonen. 5. Globale Rolle der Glycosyltransferase der zellulären Signalübertragung durch RNA-Sequenzierungsexperimenten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen