Die Funktion der ESCRT Maschinerie bei der Aufrechterhaltung der Septate Junctions von Epithelien in Drosophila

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Klein
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 420088258

Epithelien bedecken die meisten Oberflächen unseres Körpers und regulieren die Kommunikation sowie den Austausch mit der Umwelt. Die Grundlage für die epitheliale Funktion ist eine strikt polare Organisation entlang der apiko-basalen Achse, dessen Verlust auch ein essentieller Bestandteil bei der Kanzerogenese ist. Daher sind Epithelien der Ursprung der meisten Tumoren im Menschen. Forschung der letzten Dekade konnte zeigen, dass die endosomale ESCRT-Maschinerie für die Integrität des Imaginalscheibenepithels von Drosophila essentiell ist. Wie die ESCRT-Maschinerie, welche durch Bildung intraluminaler Vesikel an reifenden Endosomen die Degradation von Transmembranproteinen reguliert, Proliferation und epitheliale Integrität beeinflusst, ist nicht gut verstanden. Wir haben einen RNAi-basierten Ansatz entwickelt, welcher uns erlaubt, verschieden stark mutante Phänotypen der ESCRT Kernkomponente Shrub zu generieren. Unsere Daten verdeutlichen, dass die Integrität der septate junctions (SJ) durch den ESCRT Ausfall beeinträchtigt ist. Weiter konnten wir zeigen, dass Shrub/ESCRT den anterograden, biosynthetischen Transport des Claudins Megatrachea (Mega) zu den SJ reguliert. Dieser Transportweg benötigt zudem eine nicht identifizierte Variante des Vps-Retromer Komplexes, welcher ein wichtiger Regulator beim endosomalen Recyclings ist. Unsere Untersuchungen haben daher einen neuen Transportweg für SJ Komponenten entdeckt, welcher wichtig für die Aufrechterhaltung der SJ in einem etablierten Epithel ist. Unsere Daten legen nahe, dass ESCRT den Retromer-abhängigen Transport Megas von der basalen an die apikale Membran der Zellen in einem Prozess reguliert, welcher transzytose-ähnlich verläuft. Ziel dieses Antrags ist die ausführliche Analyse des Transports von Mega und weitereren SJ-Komponenten zu den SJ, sowie die Funktion der ESCRT-Maschinerie während dieses Prozesses. Wir konnten zudem zeigen, dass die Expression des EMT (epitheliale zu mesenchymale transformation) Faktors Snail durch die Reduktion der Shrub Aktivität induziert wird. Die Aktivierung Snails kann neoplastische Transformationen in Imaginalscheiben erzeugen und könnte daher das neoplastische Wachstum bei ESCRT-Ausfall erklären. Wir werden daher testen, wie die Expression von Snail bei ESCRT Verlust induziert wird und inwiefern Snail zur neoplastischen Transformation des Shrub mutanten Gewebes beiträgt.Für unsere Analysen werden wir eine Kombination aus genetischen, biochemischen sowie molekularbiologischen Methoden verwenden und Untersuchungen mittels Elektronenmikroskopie, konfokalem Live-Imaging und super-hochauflösender Mikroskopie durchführen. Unsere Ergebnisse werden ein besseres Verständnis der hier beschriebenen neuen ESCRT Funktion ermöglichen und die Rolle der ESCRT Maschinerie als zentraler Regulator des endosomalen Transports und der epithelialer Integrität aufklären. Zudem werden sie zu einem besseren Verständnis von EMT beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen