Mechanismen der Aktin Polymerisierung in T Lymphozyten Zellkernen

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver T. Fackler, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387759352

Während die Rolle des Aktin-Zytoskeletts im Zytoplasma von Säugetierzellen gut erforscht ist, wird die funktionelle Relevanz der nukleären Aktin-Dynamik erst seit kurzem erkannt. Eine zunehmende Anzahl von Studien berichtet, dass nukleäre Aktinfilamente eine wichtige Rolle bei der Regulierung von Interaktionen von Säugetierzellen mit ihrer Umgebung spielen und dass unterschiedliche Aktin-Nukleatoren die Bildung von nukleären Aktinfilamenten in einzelnen Signaltransduktionsprozessen steuern. Zu Projektbeginn fehlten Informationen über die Rolle von nukleären Aktinfilamenten in Immunzellen im Allgemeinen und in der T-Zell-Rezeptor (TCR)-Signalgebung im Speziellen. Während der ersten Förderperiode etablierten wir, dass ein transienten Puls nukleärer Aktinpolymerisation eine essentielle Effektor-Funktion der CD4-T-Zell-Aktivierung darstellt, der für die Expression spezifischer Zielgene sowie adäquater Zytokinexpression und damit für eine effiziente Helferfunktion erforderlich ist. Weiterhin definierte wir den Arp2/3-Komplex als einen essentiellen Aktin-Nukleator für diesen Prozess, dessen Aktivität durch nukleäre Ca2+-Transienten reguliert wird. Während nukleäres Ca2+ als allgemeiner Regulator der nukleären Aktin-Dynamik fungieren kann, sind verschiedene Aktin-Nukleatoren an der Bildung von nukleären Aktin-Netzwerken in einer Zelltyp- und Stimulus-abhängigen Weise beteiligt. Unsere vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass in CD4-T-Zellen die spezifische Beteiligung der Arp2/3-Isoformen C5L und C5 die Kompartimentierung der Aktinpolymerisation nach TCR-Engagement bestimmt und Aktin Dynamik im Kern bzw. Zytoplasma reguliert. In der zweiten Förderperiode wollen wir nun die kompartmentspezifische Regulation der nukleären Aktinpolymerisation genauer definieren und untersuchen, wie die nukleäre Aktindynamik an die selektive Zielgenexpression gekoppelt ist (spezifisches Ziel 1). In einem zweiten Arbeitspaket werden wir ein neu etabliertes Mausmodell nutzen, das einen fluoreszierenden Reporter für nukleäres F-Aktin exprimiert, um die nukleäre Aktin-Dynamik mittels Intravitalmikroskopie in vivo zu visualisieren, zu untersuchen, wie die nukleäre Aktin-Dynamik den Aufbau von humoralen Immunantworten antreibt und zu beurteilen, wie konserviert die Auslösung der nukleären Dynamik in verschiedenen Immunzellen ist. Zusammen werden diese Analysen wichtige Einblicke in den Mechanismus und die Relevanz der nukleären Aktin-Dynamik in CD4-T-Zellen und anderen Immunzellen liefern und grundlegende Prinzipien der funktionellen Auswirkung von nukleärem F-Aktin etablieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen