Die Molekularen Grundlagen der ESCRT-vermittelten Versiegelung Kernhüllenmembran.

• Antragsteller: Dr. Alexander von Appen
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie ; Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 395534068

In allen Eukaryoten wird das Genom durch eine Doppelmembran, die Kernhülle, kompartimentalisiert. Die Kernhülle separiert somit essentielle Prozesse wie Transkription and Translation, schützt das Genom vor parasitären Nukleinsäuren und potentiellen Schadstoffen aus der Umgebung, reguliert Genexpression und verhindert, dass die DNS Schaden nimmt und somit krebsfördernden Veränderungen unterliegt. In Vertebraten durchlaufen sich teilende Zellen den Prozess der „offenen Mitose“, im Laufe derer sich die Kernhülle öffnet und somit die nukleoplasmatische Identität verloren geht. Die Kernhüllenmembran und die in ihr enthaltenen Proteine gehen in das Endoplasmatische Retikulum (ER) über, um die korrekte Aufteilung der Chromosomen in die Tochterzellen zu ermöglichen. Nach jeder Zellteilung also, aber auch unter mechanischem Stress, der die Kernhülle schädigt, müssen Zellen die in der Kernhülle entstandenen Öffnungen wieder schließen, um eine intakte Kompartimentalisierung aufrecht zu erhalten. Wie genau menschliche Zellen die Doppelmembran der Kernhülle öffnen und wieder schliessen ist ein bisher kaum verstandener Prozess.Einige Studien haben kürzlich gezeigt, dass für die Modellierung der Kernhuelle die “endosomal sorting complexes required for transport III” (ESCRT-III)-Proteine verantwortlich sind. ESCRT-III Proteine sind in Archäa und allen Eukaryoten konserviert und katalysieren die Modellierung von Membranen an verschiedenen Stellen innerhalb der Zelle. Unter anderem regulieren sie die Formierung von “multi-vesicular bodies”, die Reifung von Viruspartikeln und den Prozess den Prozess der Abtrennung sich teilender Tochterzellen. Für das ESCRT-III Protein CHMP7 konnte kürzlich gezeigt werden, dass es eine wichtige Rolle in dem Prozess der Kernhuellenmodelierung spielt. Unsere eigenen Studien haben neulich gezeigt, dass als initialer Schritt im Prozesses der Schließung der Kernhüllenmembran LEM2, ein Protein der inneren Seite der Kernhülle, CHMP7 rekrutiert, noch bevor andere ESCRT-III Proteine, wie IST1/CHMP8 und CHMP2A, ihren Teil leisten. Trotz der essentiellen Bedeutung dieses Prozesses ist es weitestgehend unbekannt, auf welche Weise ESCRT-III Proteine diese Prozesse vollbringen.In meiner Forschung als Postdoc möchte ich die strukturellen Grundlagen dafür untersuchen i) wie die ESCRT-III Maschine zur Kernhülle rekrutiert wird, ii) wie sich ESCRT-III Proteine formieren und die Membran der Kernhülle modellieren und iii) wie dieser Prozess im Kontext der Zellteilung reguliert wird. Meine Arbeit wird auf der biochemischen Rekonstitution dieser Komplexe, deren Analyse mittels Cross-linking Massenspektrometrie und Elektronenmikroskopie und genetischen Untersuchungen in menschlichen Zellen basieren, um die Rollen von LEM2, CHMP7 und anderen ESCRT-III Proteine im Prozess der Kernhüllenmembranmodellierung zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Adam Frost