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Projekt
Stress-induzierte Myosin-Faltungs- und Anordnungsmechanismen
Antragsteller
Professor Dr. Thorsten Hoppe
Fachliche Zuordnung
Zellbiologie
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388932620
Die Muskelfunktion und -erhaltung wird durch die räumliche und zeitliche Organisation von strukturellen und motorischen Proteinen in kontraktile Sarkomere reguliert. Angesichts der ständigen Beanspruchung und mechanischen Belastung des Muskelgewebes wird die Integrität der Sarkomere kontinuierlich durch ein komplexes Netzwerk von Proteinfaltung und Abbauwegen geschützt. Ein wichtiger Regulator der Sarkomerbildung und Muskelfunktion ist das HSP90-Co-Chaperon UNC-45. Entsprechend seiner zentralen Rolle in der Myosin-Assemblierung sind Menge und Lokalisation des UNC-45-Proteins eng mit mechanischen Stressbedingungen oder induzierten Schädigungen der Myofaser koordiniert. Wir interessieren uns besonders für das Myosin-gesteuerte UNC-45 Chaperon-Netzwerk, das die Myofibrillogenese von Caenorhabditis elegans bis zum Menschen orchestriert. Neben der Aufklärung der Krankheitsrelevanz des menschlichen Orthologs UNC-45B haben wir in der ersten Förderperiode erfolgreich leistungsfähige experimentelle Ansätze zur umfassenden Untersuchung muskelspezifischer Qualitätskontrollwege entwickelt. Um Myosin-gesteuerte Stressantwortmechanismen zu definieren, haben wir optogenetische Methoden, transgene Reporter-Assays und elektrische Pulsstimulation sowohl in Würmern als auch in murinen Myotuben in Kombination mit optimierten Pull-Down- und Massenspektrometrie-Protokollen etabliert. Darüber hinaus haben wir einen bisher unentdeckten muskelspezifischen Abfallentsorgungsweg identifiziert, der durch UNC-45 reguliert wird. Das zentrale Ziel des vorgeschlagenen Forschungsvorhabens ist es, zu verstehen, wie die Netzwerke der Proteinfaltung und -degradation mit der Dynamik der Muskelorganisation und -reparatur im Kontext mechanischer Stressbedingungen koordiniert werden. Das vorgeschlagene Projekt wird sich mit Myosin-gesteuerten Stressantwortprogrammen befassen und analysiert systematisch: die Rolle von UNC-45 bei der Proteinsynthese, dem Proteinabbau und der Exopherbildung (Ziel 1), die durch mechanischen Stress induzierte UNC-45-Regulation und Myosin-gesteuerte Qualitätskontrolle (Ziel 2) und die konservierte Regulation der UNC-45-Funktion (Ziel 3). Zu diesem Zweck werden die optogenetische Induktion von mechanischem Stress, Proximity-Labeling-Technologien, CRISPR/Cas9-Gene Editing, automatisierte Messung der Bewegungsaktivität und groß angelegte genetische Screenings durchgeführt. In Anbetracht unserer jüngsten Entdeckungen myopathiebezogener UNC-45-Mutationen und eines neuartigen muskelspezifischen Abfallmanagementsystems, kombiniert mit modernsten Technologien, die während der ersten Förderperiode etabliert wurden, sind wir ideal positioniert, um Mechanismen der mechanischen Stressreaktion zu definieren, die die Muskelfunktion während akuter körperlicher Belastung oder chronischen Gebrauchs schützen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Internationaler Bezug
Polen
Mitverantwortlich
Privatdozent Dr. Wojciech Pokrzywa, Ph.D.
