Funktionelle Charakterisierung einer neuen, evolutiv konservierten myo -Inositol-Hexakis-Phosphat Kinase in Säugerzellen

• Antragsteller: Dr. Debabrata Laha, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419433583

Derivate des Myo-Inositols existieren in zwei unterschiedlichen Stoffgruppen: Membran-gebundene Phosphoinositide und zytosolische Inositolpolyphosphate. Mit 'Inositolpolyphosphaten' werden unterschiedliche Signalmoleküle bezeichnet, welche auch den Ca2+-Freisetzungsfaktor Ins(1,4,5)P3 sowie Moleküle mit einer Diphospho-Bindung einschließen, die auch als Inositolpyrophosphate bekannt sind. Inositolpyrophosphate kontrollieren eine Vielzahl zellulärer und physiologischer Prozesse einschließlich Chromatin-Remodellierung, Apoptose, mRNA-Export, und Vesikeltransport. Kürzlich veröffentlichte Studien legen nahe, dass viele dieser Funktionen möglicherweise auf die Fähigkeit von Inositolpyrophosphaten zurückzuführen sind, den Primärstoffwechsel durch Phosphat-Homöostase zu regulieren. Die am besten charakterisierten Inositolpyrophosphate sind InsP7 and InsP8. In Hefen, Amöben und vielzelligen Tieren wird die Biosynthese von InsP7 und InsP8 jeweils durch zwei unterschiedliche Klassen von Enzymen vermittelt, den Kcs1/IP6K- und den Vip1/PPIP5K-Proteinen. In Pflanzen lassen sich zwar InsP7 und InsP8 nachweisen, pflanzliche Genome kodieren jedoch nicht für Homologe der Kcs1/IP6K Kinasen. Vor kurzem ist es uns gelungen, eine neue Klasse von InsP6 Kinasen in Pflanzen zu identifizieren, die die Biosynthese von InsP7 katalysiert, die jedoch mit Kcs1/IP6K Kinasen nicht Sequenz-verwandt ist. Interessanterweise gibt es auch im Menschen einen Vertreter dieser neuen Klasse von InsP6 Kinasen, obwohl es bereits drei bekannte menschliche InsP6 Kinasen der Kcs1/IP6K-Klasse gibt. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, diese neuen InsP6 Kinasen in Säugerzellen durch eine Reihe umfassender biochemischer, biophysikalischer und zellbiologischer Techniken funktionell zu charakterisieren. Kurz ausgedrückt, werde ich die Inositolpolyphosphat-Kinaseaktivitäten dieser neuen Enzyme erforschen. Hierbei werde ich die molekulare Struktur der InsP6 Kinaseprodukte mit etablierten biochemischen und biophysiklaischen Methoden aufdecken. Außerdem werde ich mit Hilfe der CRISPR-Technik 'knockout'-Säugerzellen generieren und metabolische Experimente durchführen, um die Inositolpolyphosphat-Homöostase in diesen Zellen zu untersuchen. Darüber hinaus werde ich genetische, zellbiologische und metabolische Experimente kombinieren, um die physiologischen Konsequenzen dieser Kinase-defizienten Zellen unter unterschiedlichen Stressbedingungen einschließlich unter Phosphat-Mangel zu untersuchen. Zusammenfassend wird das hier beschriebene Forschungsvorhaben helfen, detailliert die molekularen Mechanismen zu verstehen, durch die Inositolpyrophosphate unterschiedliche wichtige zelluläre Prozesse orchestrieren und wird helfen, zu verstehen, in welchem Ausmaß diese Prozesse mit der Phosphathomöostase zusammenhängen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Adolfo Saiardi