Hochauflösende Proteom-Analyse und funktionelle Charakterisierung der podozytären Schlitzmembran und ihrer krankheitsinduzierten Dynamik

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd Fakler; Privatdozent Dr. Florian Grahammer
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442759790

Die Schlitzmembran der Niere ist eine Proteinschicht zwischen den Fußfortsätzen benachbarter Podozyten und enthält als Komponenten die Proteine Nephrin und Podocin; Mutationen in beiden Proteinen führen zum Krankheitsbild des nephrotischen Syndroms. Nach aktuellem Kenntnisstand fungiert die Schlitzmembran entweder als kritische Komponente des renalen Filters oder als molekularer Sensor zur dynamischen Regulation der Struktur und Funktion der Podozyten Fußfortsätze. Um einen umfassenden Einblick in Aufbau und Dynamik der Schlitzmembran zu bekommen, haben wir eine hochauflösende Proteom-Analyse der Proteine Nephrin, Neph1 und Podocin durchgeführt und damit erstmalig umfassende Daten zu den Proteinbausteinen der Schlitzmembran (sog. ’Proteome’ oder ’Interaktome’) erhalten, aus denen sich eine Reihe von Schlüsselinformation ergaben. Die drei Interaktome, die zwischen 15 und 26 Komponenten umfassen, sind (i) im Wesentlichen unterschiedlich, trotz einiger Überlappungen, (ii) umfassen eine Reihe von Signalproteinen, sowie Struktur- oder Matrix-Proteine, aber (iii) auch viele Proteine, zur deren Funktion es noch keine Erkenntnisse in öffentlichen Datenbanken gibt. Um die Bedeutung dieser neu identifizierten Proteine für den Aufbau, die Organisation und die Funktion der Schlitzmembran zu verstehen, sind weitere hypothesenfreie biochemische/proteomische Analysen, sowie funktionelle Untersuchen dringend erforderlich.Unter Anwendung von Affinitätsreinigungs-basierten Proteomanalysen, Complexome-Profiling mittels ’cryo-slicing blue-native PAGE’-basierte Massenspektrometrie (csBN-MS), organellar proteomics, Immuno-EM in SDS-Gefrierbruch-Replikaten, sowie detaillierter Funktionsanalysen unter Verwendung eines neu-entwickelten ’Ko-Kultursystems mit steuerbarem Durchfluss’, sowie verschiedener Modelorganismen werden folgende Ziele verfolgt: (1) Verständnis von Aufbau und Variation der Schlitzmembran auf dem Boden der Protein-Protein Interaktionen, die durch die drei o.g. Interaktome definiert sind, (2) Verständnis des Zusammenbaus und der Dynamik der Schlitzmembran durch Untersuchungen in verschiedenen zellulären Membrankompartimenten, (3) In-vivo und in-vitro Analysen der funktionellen Bedeutung der verschiedenen Interaktom-Bausteine einschließlich der Proteine MERTK, ITM2B und ANPRC, sowie (4) Untersuchung der Bedeutung dieser Proteine für die Funktion der Schlitzmembran in knock-out Tiermodellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen