Regulation der Kontaktinhibition der Zellbeweglichkeit und der kollektiven Zellwanderung in Tumorzellen durch einen tetrameren JAM - Tetraspanin - αvβ5 Integrin Komplex

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Thomas Ebnet
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398471960

Die Wanderung von Zellen erfordert die Bildung von Membransaustülpungen, sog. Lamellipodien, an der Vorderseite, d.h. an der in Wanderungsrichtung liegenden Seite, der Zelle. Die Ausbildung der Lamellipodien wird hauptsächlich durch den Arp2/3 Komplex reguliert, der die Bildung von verzweigten Aktinfilamenten steuert. Wenn migrierende Zellen auf andere Zellen treffen, z.Bsp. während der Embryonalentwicklung oder bei der Wundheilung, wird die Lamellipodienbildung gestoppt, ein Prozess, der als Kontaktinhibition der Zellbeweglichkeit (contact inhibtion of locomotion, CIL) bezeichnet wird. Zellen wandern zudem häufig als Kollektiv (collective cell migration, CCM). Bei dieser koordinierten Wanderung bilden die Zellen innerhalb des Kollektivs die Lamellipodien selektiv an ihrer Vorderseite (kryptische Lamellipodia), aber nicht an den lateralen Seiten. Beide Prozesse, CIL und CCM, deuten auf zellkontaktbasierte Mechanismen hin, die die Bildung der Lamellipodien in Zellkontakten unterbinden. Diese Mechanismen sind weitgehend unbekannt. Wir beschäftigen uns mit Adhäsionsmolekülen aus der JAM (Junctional Adhesion Molecule) Familie. Wir haben einen tetrameren Proteinkomplex identifiziert, bestehend aus JAM-A, den Tetraspaninen CD9 und CD81, und αvβ5 Integrin (JAM-Tspn-αvβ5 Komplex). Die Inhibition dieses Komplexes durch simultane Depletion von CD9 und CD81 oder durch Depletion von JAM-A führt zu einer erhöhten Aktivität von c-Src, Erk1/2 und Abi1, die als Teil einer gemeinsamen Signalkaskade den Arp2/3 Komplex regulieren. Unsere Befunde deuten somit stark auf eine inhibitorische Regulation des Arp2/3 Komplexes und der Lamellipodienbildung durch den JAM-Tspn-αvβ5 Komplex hin. In Übereinstimmung mit einer Inhibition des Arp2/3 Komplexes führt die Inaktivierung des Komplexes zu einer erhöhten Zellmotilität und zu einem mehrschichtigen Zellwachstum, wie man es bei einer eingeschränkten Kontaktinibition der Zellmotilität (CIL) beobachtet. Ziel dieses Projektes ist es, den JAM-Tspn-αvβ5 Komplex hinsichtlich seiner Funktion und seiner molekularen Wirkungsweise zu verstehen. Wir werden den JAM-Tspn-αvβ5 Komplex biochemisch genauer charakterisieren und die nachgeschalteten Proteine identifizieren, durch die der Komplex den Arp2/3 Komplex inhibiert. Wir werden seine Beteiligung an der Regulation der Lamellipodienaktivität bei Prozessen untersuchen, die durch den Arp2/3 Komplex gesteuert werden, wie das "spreading" von Zellen, die Wanderung, oder die Entwicklung von mechanischen Kräften. Wir werden seine Beteiligung an der Supprimierung der Lamellipodienaktivität während der Kontaktinibition der Zellmotilität (CIL) und während der kollektiven Zellwanderung (CCM) untersuchen. Aus unseren Untersuchungen erwarten wir die Aufklärung eines molekularen Mechanismus, über den verschiedene Vorgänge bei der Embryonalentwicklung gesteuert werden und der an Prozessen wie Wundheilung und Tumormetastasierung beteiligt ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen