Molekulare Entschlüsselung des Ceramid-induzierten Zelltodes: ein Bottom-up-Ansatz

• Antragsteller: Professor Dr. Joost Holthuis
• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448344643

Sphingolipide sind essentielle Komponenten der Zellmembranen. Ihre Synthese beruht jedoch auf toxischen Zwischenprodukten, den Ceramiden. Die Anhäufung dieser Tumorsuppressor-Lipide steht oftmals in Verbindung mit der Induktion der stressinduzierten mitochondrialen Apoptose in Krebszellen. Der hierbei zugrundeliegende Mechanismus ist noch weitestgehend unbekannt. Durch die Kombination einer computergestützten Analyse mit funktionellen Studien an Krebszellen haben wir kürzlich den spannungsabhängigen Anionenkanal VDAC2 als direkten Effektor der Ceramid-vermittelten Apoptose identifiziert. Unsere Daten weisen auf ein raffiniertes molekulares Gerüst hin, in dem Ceramide als kritische Modulatoren der VDAC-basierten Plattformen dienen, um die mitochondriale Rekrutierung pro-apoptotischer Proteine zu steuern. In diesem Projekt schlagen wir eine Bottom-up-Strategie vor, um grundlegende Aspekte dieses Modells zu validieren. Grobkörnige molekulardynamische Simulationen werden mit TIRF-Spektroskopie und Einzelmolekülfluoreszenz-Mikroskopie in polymergestützten Membranen kombiniert, um den Einfluss von Ceramiden auf die Bildung pro- und antiapoptotischer VDAC-Proteinkomplexe direkt zu bewerten. Die gewonnenen Erkenntnisse werden genutzt um eine in vitro Rekonstitution der Ceramid-induzierten apoptotischen Porenbildung zu ermöglichen. Unsere Bemühungen werden einen wertvollen Leitfaden für die Aufklärung des Mechanismus liefern, mit dem Ceramide ihre Tumorsuppressor-Aktivitäten in vivo ausüben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen