Charakterisierung von murinen und humanen Septinen sowie ihrer Interaktionspartner

• Antragstellerin: Professorin Dr. Barbara Zieger
• Fachliche Zuordnung: Kinder- und Jugendmedizin
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 347212107

Septine (Septs) sind GTPasen, die erstmals bei der Septumbildung von Hefezellen beschrieben wurden. Im Menschen wurden bislang 13 Septine (SEPT1-12 und 14) identifiziert, die heteropolymere Komplexe mit anderen Septinen, Aktinfilamenten, Mikrotubuli, zellulären Membranen und/oder weiteren Proteinen bilden. Dadurch fungieren sie als multimodulare Scaffolds, die Komponenten verschiedener Signalwege rekrutieren und zelltypspezifisch variable Funktionen ausüben. Zunehmend werden dysregulierte Septine mit Krankheitsbildern in Zusammenhang gebracht, z.B. neurologische oder onkologische Erkrankungen. Wir identifizierten erstmals bei einem Patienten mit schwerer Blutungsneigung eine thrombozytäre Sekretionsstörung aufgrund einer Deletion im SEPT5-Gen. Unerkannte Thrombozytenfunktionsstörungen können perioperativ zu schweren Blutungskomplikationen führen, daher ist die Aufklärung der Pathophysiologie elementar. In der letzten Förderperiode identifizierten wir mittels „Next-Generation-Sequencing“ (NGS) Patient*innen mit einer pathogenen Variante im SEPT9- bzw. SEPT6-Gen und einen thrombozytären Sekretionsdefekt. Anhand eines Knockout-Mausmodells wiesen wir nach, dass Sept8 eine essentielle Rolle für die Thrombozytenfunktion spielt. Die Sept8-Deletion führte zu einer Reduktion der thrombozytären Aktivierung (Integrin αIIbβ3), der α-Granula-Sekretion, Aggregation, Ausbreitung, pro-koagulatorischen Aktivität sowie der Thrombingenerierung. Sept4-defiziente Thrombozyten zeigen zwar nicht die für Sept8 beschriebene ausgeprägte Thrombozytenfunktionsstörung, aber sie weisen nach Aktivierung einen verstärkten prokoagulatorischen bzw. apoptotischen Zustand im Vergleich zu Kontrollen auf, der interessanterweise zudem Kalzium-abhängig zu sein scheint. Diese unterschiedlichen thrombozytären Phänotypen im Sept4- bzw. Sept8-Knockout-Modell zeigen, dass die individuelle Untersuchung jedes einzelnen Septins essentiell ist. Für Thrombozyten gibt es für 10 der 13 Septine aktuell keine funktionellen Daten. In dieser Förderperiode möchten wir aufbauend auf unseren Ergebnissen der letzten Jahre die Rolle der Septine (Sept2, 6, 7 und 9) für die Thrombozytenfunktion anhand von Knockout-Mausmodellen und in Patient*innen mit einem Septin-Defekt untersuchen (z.B. „Superresolution“- und Elektronenmikroskopie, Proteomanalysen und Durchflusszytometrie). Wir werden Patient*innen mit Thrombozytopathien/-penien, insbesondere mit Zytoskelettdefekten oder thrombozytären Sekretionsstörungen, auf verschiedene Septin-Varianten mittels NGS prüfen. Da die Sekretionsprozesse in Thrombozyten und Endothelzellen ähnlich sind, werden wir die Rolle der Septine auch in diesen Zelltypen untersuchen. Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse sollen dazu beitragen, grundlegende Erkenntnisse zur Bedeutung von Septinen in Thrombozyten (Reorganisation des Zytoskeletts, Granulasekretion und Ausbreitung von Filo-/Lamellipodien) und Endothelzellen zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen