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Projekt
Molekulare Mechanismen der E-Cadherin-vermittelten Kraftmessung
Antragstellerin
Professorin Dr. Frauke Gräter
Fachliche Zuordnung
Biophysik
Biochemie
Biochemie
Förderung
Förderung von 2019 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 414057127
E-cadherine stellen eine mechanische Adhäsionsverbindung zwischen Zellen dar und fungieren dabei als dynamische Knotenpunkte, die die Adhäsionskräfte in nachgeordnete biochemische Prozesse übersetzen. Die zugrundeliegenden Mechanismen dieser Kraft-Übersetzung sind weitgehend unbekannt. Die intrinsich ungefaltete zytoplasmatische Domäne von E-cadherin ("tail") bindet p120, beta-Catenin und indirekt alpha-Catenin und Actin. Mechanische Kraft führt zur Ablösung von p120 und beta-catenin vom E-Cadherin tail, was kritisch über die Kraft-regulierte Zellteilung entscheidet. Das vorgeschlagene Projekt hat zum Ziel, die Mechanismen bei der Kraftmessung von E-Cadherin mit Hilfe von atomistischen Simulationen und bioinformatischen Methoden aufzudecken.Unsere Hypothese ist, dass der E-Cadherin tail durch Kraft gestreckt wird und dadurch die angebundenen länglichen Catenin-Bindungspartner entlang der Kraftrichtung ausgerichtet werden, was wiederum ihre Interaktion mit E-Cadherin beeinflusst. Wir werden diese Hypothese testen, indem wir atomistisch aufgelöste Modelle der E-Cadherin Transmembran- und zytosolischen Domäne einschließlich der Membran erstellen und die Catenin-Bindungspartner sukzessive zufügen. Diese Strukturen werden wir in Molekulardynamik-Simulationen equilibrieren und in nachfolgenden Simulationen Kraft anwenden, wie sie in Adhäsionsverbindungen vorkommen. In Hinsicht auf den relativen kurzen E-Cadherin tail im Vergleich zu den langförmigen Armadillo-Repeats der Catenine und der Nähe zur Membran erwarten wir durch die eingeschränkte Rotation der Catenine unter Kraft eine substantielle Veränderung der Cadherin/Catenin Interaktionen. Die Veränderung kann in einer veränderten p120-Membran-Wechselwirkung, in einer sterischen Behinderung der gebunden p120 und beta-catenine untereinander oder einer Abschwächung der ausgedehnten und hochspezifischen Wechselwirklung von p120 oder beta-catenin zu E-Cadherin. Wir werden zusätzlich auch eine Kraft-abhängige Phosphorylierung von E-Cadherin in Betracht ziehen, die wiederum diese Prozesse verändern kann, was wir durch Simulationen mit verändertem Phosphorylierungszustand untersuchen werden. Schließlich werden wir fragen, inwieweit die beobachteten Kraftmessungs-Mechanismen innerhalb der großen Familien von konventionellen Cadherinen und Cateninen eine Rolle spielt, indem wir Sequenz- und Coevolutionsanalysen durchführen. Unser Arbeitsprogramm wird beispiellose Einsichten in die dynamische Antwort des Cadherin/Catenin Komplexes unter Kraft erlauben und wird mechanistische Erklärungen für die Funktion von E-Cadherin als Kraftsensor liefern. Die Ergebnisse werden in Kollaboration durch Mutagenese-Experimente getestet in werden und werden dabei helfen, entsprechende Experimente auf der komplexeren Zell- und Gewebeebene innerhalb des SPP zu interpretieren und zu planen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
