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Projekt
Targeting von Cystein-Redoxschaltern in Spektrin zur Regulation der mechanischer Eigenschaften der Erythrozyten.
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr. Miriam Margherita Cortese-Krott; Professor Dr. Holger Gohlke
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung von 2017 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 386517575
Die mechanischen Eigenschaften der roten Blutkörperchen (RBC) sind für ihre Physiologie grundlegend. Um Sauerstoff zu transportieren, müssen RBCs hämodynamische Veränderungen im Gefäßbaum überstehen und sich während des Durchgangs durch schmalere Gefäße verformen. Die mechanischen Eigenschaften der RBCs werden vornehmlich durch die strukturellen Merkmale ihres Spektrin-Zytoskeletts bedingt. Änderungen im Redox-Zustand und die Behandlung mit Thiol-verändernden Molekülen verringern die Deformierbarkeit von RBCs und beeinflussen die Struktur/Stabilität des Zytoskeletts. Jedoch sind strukturelle Merkmale, die Lokalisierung von Redoxschaltern und ihre funktionelle Verbindung zu RBC-Mechanoeigenschaften, Blutviskosität und Gewebeperfusion unbekannt. Unsere Arbeitshypothese ist, dass Cystein-Redox-Schalter (CRS) auf dem Spektrin-Zytoskelett durch Redox-signaling in RBCs gezielt verändert werden, die mechanischen Eigenschaften von RBCs modulieren und so zur Modulation des Blutflusses und der Gewebeperfusion beitragen. Ziel dieses Projektes ist es daher, (1.) mögliche CRS in erythrozytärem Spektrin zu identifizieren, experimentell zu validieren und ihre Effekte zu analysieren; (2) die Auswirkungen von CRS-Modifikationen auf RBC-Mechanoeigenschaften zu analysieren; (3.) die funktionelle Bedeutung von Spektrin-CRS für die RBC-Physiologie in vivo zu untersuchen. Zuerst wird ein Strukturmodell des Spektrins erzeugt, das es ermöglicht, putative Spektrin-CRS zu identifizieren/lokalisieren und zu untersuchen, wie sich ihre chemische Veränderung auf die elastischen Eigenschaften von Spektrin auswirkt. Im Zusammenhang werden die Auswirkungen von CSR-Modifikationen auf die Struktur/funktionellen Eigenschaften von Spektrin in Zellen experimentell untersucht (Stabilität, mechanische Eigenschaften, Protein-Protein-Wechselwirkungen mit anderen Zytoskelettproteinen). Zweitens werden RBC physiologisch stimuliert zur Produktion reaktiver Spezies (d.h. NO, O2-/H2O2, Sulfid/Persulfid/Polysulfid) bei Normoxie, Hypoxie und Änderungen des Zellredoxzustands. Daraufhin werden Auswirkungen von Spektrin-CSR-Modifikationen auf RBC-Morphologie und ihre mechanischen Eigenschaften untersucht (RBC-Verformbarkeit, osmotische Stabilität, Blutviskosität). Drittens werden Effekte (1.) pharmakologischer Anwendungen von NO oder Sulfid, (2.) von Veränderungen des Redoxzustands durch Phenylhydrazin oder (3.) der genetischen Modulation der endogenen NO-Synthese in RBC in Mäusen auf Spektrin-CRS-Modifikationen und funktionelle Eigenschaften der RBC (Gasaustausch und Gewebeperfusion) untersucht. Die strukturelle und funktionelle Charakterisierung von putativen Spektrin-CRS sollte es ermöglichen, den Einfluss des Redox-signaling auf RBC-Mechanoeigenschaften aufzuklären und kann zu neuen Zielmolekülen führen, mit denen RBC-Funktion, Blutfluss und Gewebeperfusion moduliert werden können.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
