Aktin/Myosin Funktion in intrazellulären Vesikeltransport-Prozessen

• Antragsteller: Professor Dr. Eugen Kerkhoff
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 355436594

Der gerichtete Membrantransport ist die Basis der eukaryotischen Zellorganisation und Polarisierung. Kombinierter Transport entlang von Mikrotubuli und Aktin-Filamenten ermöglicht eine zeit- und ortskontrollierte Anreicherung von Proteinen innerhalb der Zelle. Die Rab11 GTPase reguliert intrazelluläre Transportprozesse der exozytotischen und Recycling Wege und hat eine Schlüsselrolle in der Zell-Oberflächen-Expression von Proteinen. In seiner Funktion als molekularer Schalter organisiert Rab11 Motorproteinkomplexe an Vesikel- und Endosomen-Membranen. Hierdurch wird ein Kinesin/Dynein vermittelter schneller und weit reichender Transport an Mikrotubuli ermöglicht, sowie ein langsamer und lokaler Transport entlang von Aktin-Filamenten, vermittelt durch das Aktin-Motorprotein Myosin V.Unsere neueste Entdeckung, dass Spir Aktin-Nukleationsfaktoren und Myosin V Motorproteine einen Proteinkomplex mit Rab11 an Vesikelmembranen bilden, impliziert, dass die Herstellung neuer Aktin-Filamente und die Krafterzeugung durch Myosin V in einem koordinierten Mechanismus ablaufen. Das ermöglicht Aktin/Myosin vermittelte Rab11 Vesikelbewegung in Regionen der Zelle abseits vom kortikalen Aktin-Netzwerk, wie zum Beispiel im Oozyten-Zytoplasma oder der zentralen Region von somatischen Zellen. Die Beobachtung von Spir/Rab11 Vesikeln in lebenden Zellen zeigt eine häufige Bildung von sehr dünnen nanotubulären Ausstülpungen der Vesikelmembranen. Wir schlagen daher ein Model vor, in dem die Spir/MyoV Kooperation Kräfte erzeugt, die die Morphologie der Vesikel verändern und damit die Anheftung der Rab11 Vesikel an die Mikrotubuli vermittelt, um einen schnellen und weit reichenden Transport der Vesikel zu ermöglichen. Neue Genomeditierungs-Methoden sollen angewandt werden um die Funktion von Spir und MyoV in Mausfibroblasten spezifisch zu inhibieren. Weiterhin sollen fluoreszierend markierte Spir, MyoV und Rab11 Proteine unter der Kontrolle ihrer endogenen Promotoren exprimiert werden um die morphologische Dynamik und die Motilität der Rab11 Vesikel zu untersuchen. Moderne Fluoreszenz-Mikroskopietechniken sollen angewandt werden, um die Rab11 Vesikel in lebenden Zellen zu beobachten und ihre morphologischen Veränderungen und ihre Bewegung mit der MyoV und Spir Funktion, sowie der Proteinkomplex-Dynamik zu korrelieren. Die vorgeschlagene Studie soll Basiswissen über die bisher recht schlecht verstandene Funktion von Aktin/Myosin-Kräften im intrazellulären Vesikeltransport schaffen. Weiterhin sind die Arbeiten elementar zur weiteren mechanistischen Untersuchung von transportabhängigen zellbiologischen Prozessen, wie zum Beispiel der Oberflächenexpression von Adhäsionsmolekülen und Wachtumsfaktor-Rezeptoren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen