Funktionelle Charakterisierung des konservierten FOXJ1 Effektors CFAP206 in Maus und Xenopus

• Antragsteller: Professor Dr. Achim Gossler; Professor Dr. Axel Schweickert, seit 2/2022
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 379766139

Unter Ciliopathien versteht man eine stetig anwachsende Liste humaner Erkrankungen, die durch Störungen von Cilienfunktionen entstehen. Primäre ciliäre Dykinesie (primary ciliary dyskinesia, PCD) bezeichnet Ciliopathien, die mit einer Frequenz von 1/15.000 in der Bevölkerung auftreten und die durch Funktionsverlust mobiler Cilien entstehen, z.B. durch Mutationen in Genen, die den Aufbau und die Beweglichkeit dieser Organellen steuern. Mutationen in den bisher bekannten 33 PCD Gene erklären ca. 65% aller Krankheitsfälle. Eine curative Behandlung von PCD steht bisher nicht zu Verfügung. Der Transkriptionsfaktor Foxj1 spielt in Wirbeltieren eine zentrale Rolle für die Ausbildung motiler Cilien in zahlreichen Zelltypen. Foxj1 Zielgene sind daher mit hoher Wahrscheinlichkeit für die Ciliogenese wichtig, außerdem stellen sie potentielle PCD-Kandidatengene dar.In unseren Vorarbeiten haben wir neue Foxj1 Zielgene isoliert, die spezifisch in Cilien-besetzten Zellen und Geweben während der Embryogenese von Maus und Frosch aktiv sind. Eines davon, Cfap206, soll hier genauer untersucht und charakterisiert werden. Cfap206 codiert für ein unbekanntes Protein, das am Basalkörper lokalisiert, genauer am sog. Rootlet. In der Maus führt eine Mutation von Cfap206 zu PCD-ähnlichen Fehlbildungen der Spermien und im Gehirn (Hydrocephalus). Morphante Xenopus Kaulquappen zeigten ebenfalls Hydrocephalus sowie weitere durch Ciliendefekte verursachte Phänotypen wie Pronephroszysten und Fehlfunktionen im mucociliären Epithel der Epidermis. Aus diesen Vorarbeiten leiten wir als Hypothese ab, dass Cfap206 am Basalkörper/Rootlet wirkt und Cilienmotilität sowie den nachgeschalteten extrazellulären Flüssigkeitsstrom regelt. Um den genauen Wirkmechanismus von Cfap206 aufzuklären, wollen wir eine umfasende Analyse der physiologischen und zellulären Funktionen in PCD-Zielgeweben in vivo durchführen. Zur biochemischen Charakterisierung sollen mögliche Interaktionspartner identifiziert werden und die Signifikanz des Zusammenspiels mit Cfap206 untersucht werden. Diese Ziele werden mit einer Kombination fortgeschrittener embryologischer, molekularer, zeltbiologischer und biochemischer Methoden verfolgt, und dazu neben in vitro Techniken Maus- und Forschembryonen als Modellorganismen eingesetzt. Wir erwarten von diesen Untersuchungen in zwei für PCD relevanten Tiermodellen wichtige neue Erkenntnisse in Bezug auf die gewebespezifischen Anforderungen an motile Cilien, insbesondere für Rootlet-Funktion und Spermienmotilität.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Martin Blum, bis 2/2022