Cdc25 – eine Verbindung zwischen dem Zellzyklus und der Regulation des Stoffwechsels

• Antragstellerin: Professorin Jennifer Christina Ewald, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426546316

Zellen müssen Stoffwechsel, Wachstum und Zellteilungszyklus koordinieren, um zu überleben und eine gesunde Physiologie aufrechtzuerhalten. Diese Koordination erfordert eine Wechselwirkung zwischen der Zellzyklusmaschinerie und den Stoffwechselregulatoren. Wir und andere haben Oszillationen in der Aktivität des Stoffwechselregulators PKA während des Zellzyklus beobachtet; diese könnten Teil einer solchen Wechselwirkung sein. Allerdings ist bisher unbekannt, wie die PKA-Aktivität während des Zellzyklus reguliert wird. Wir haben in früheren Arbeiten festgestellt, dass mehrere vorgelagerte Regulatoren des PKA-Signalwegs nach der Freisetzung aus einem G1-Arrest phosphoryliert werden. Nach Analyse der Sequenzen und Strukturen dieser Regulatoren erregte insbesondere der Guanin-Nukleotid-Austauschfaktor (GEF) Cdc25 unsere Aufmerksamkeit. Cdc25 hat einen großen mittleren Bereich unbekannter Funktion, der größtenteils intrinsisch ungeordnet und stark phosphoryliert zu sein scheint. Wir haben in vitro gezeigt, dass diese Phosphorylierungen zumindest teilweise von der Zellzykluskinase Cdk1 stammen. Zusätzlich zu den Phosphorylierungsstellen finden wir mutmaßliche Andockmotive für Cycline, das CDK-Adapterprotein Cks1 und den „anaphase-promoting-complex“. Wir vermuten daher, dass Cdc25 der Empfänger zellzyklusabhängiger Signale sein könnte, um die PKA-Aktivität mit dem Zellzyklusverlauf zu koordinieren. Im Einklang mit dieser Hypothese führte die Mutation dreier mutmaßlicher Cdk1-Zielstellen auf Cdc25 in vivo zu einem Wachstumsdefekt. In diesem Projekt möchten wir die Rolle des GEF Cdc25 bei der Koordination von Stoffwechsel, Wachstum und Teilung mithilfe einer Kombination aus In-vivo- und In-vitro-Biochemie, Genetik und Lebendzellmikroskopie untersuchen. Konkret werden wir die Konzentration und Lokalisierung von Cdc25 während des Zellzyklus bestimmen und untersuchen, welche postranslationalen Modifikationen dazu beitragen. Anschließend werden wir die Auswirkungen dieser Regulierung auf nachgeschaltete Komponenten des Signalwegs und die Physiologie der Zelle untersuchen. Mit diesem Projekt werden wir voraussichtlich eine wichtige Lücke im Verständnis der Koordination des Stoffwechsels mit dem Zellzyklusverlauf in Hefen schließen. Darüber hinaus können wir zu einem allgemeineren Verständnis beitragen, wie GEFs, beispielsweise solche, die das Onkogen Ras in Säugetieren regulieren, mit anderen Signalwegen interagieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen