Chemisch-biologischer Ansatz zur Untersuchung unbekannter Effektoren der Dynamik von Typ II-TGFbeta-Rezeptoren

• Antragsteller: Professor Dr. Dennis Schade
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Pharmazie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449159634

Mitglieder der Familie von Transforming Growth Factor-beta (TGFb) Liganden modulieren in Abhängigkeit vom Gewebekontext eine Vielzahl an zellulären Prozessen. Die Störung dieser Signalwege steht im Zusammenhang mit verschiedenen Pathologien, wie das Krebsgeschehen, Autoimmun- oder fibrotischen Erkrankungen.Wir haben in einem phänotypischen Stammzell-Screen eine neue Klasse von TGFb-Inhibitoren gefunden. Diese speziellen 1,4-Dihydropyridine (DHPs) induzieren die selektive proteasomale Degradation des TGFb-Rezeptors vom Typ II (TGFBR-II). Die Beeinflussung von TGFBR-II unterbricht sowohl die kanonische als auch nicht-kanonische Signalweiterleitung und stellt daher eine sehr effiziente TGFb-Hemmung dar. TGFb-abhängige Signale werden über dynamische Änderungen der TGFBR-Lokalisation und Konzentration in Membrandomänen sowie Prozessen der Internalisierung, des Transports, Abbaus und Recycling reguliert. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind wenig verstanden und die Erforschung potenzieller Interaktionspartner von TGFBRs ist im Kontext ihrer (sub)zellulären Dynamik essenziell. Wir glauben, dass unsere DHPs mit solchen Interaktionspartnern interferieren und darüber den TGFBR-II-Abbau verursachen. Globale Proteomanalysen und Ligand-basierte Vorhersagemodelle haben plausible Effektoren und Targets der DHPs hervorgebracht und sollen nun verifiziert werden. Unsere Hypothese ist, dass der Rezeptortransport gestört und zelluläre Speicher in die Degradation geschickt werden. Die Identität, Lokalisation und Regulation solcher Reservoirs gilt es aufzuklären.Wir haben hochwertige "chemische Sonden" basierend auf den DHPs für die Target-Identifizierung und Untersuchung der TGFb-Hemmung entwickelt. Unsere chemisch-biologische Toolbox soll mit "Photoaffinity-Labeling"-Sonden erweitert werden. Diese ermöglichen im Kontext der TGFBR-II-Degradation u.a. Pulldown-Proteomik und bildbasierte Ko-Lokalisationsexperimente. Wir wollen adressieren, inwiefern die TGFBR-II-Produktion, seine Prozessierung und der Transport während der Biosynthese durch die DHPs beeinflusst werden. Es soll aufklärt werden, ob die DHPs den Rezeptor zu "Non-Raft"-Kompartimenten verschiebt und der TGFBR-II-Transport zur proteasomalen Degradation auf Kosten der für die Signalweiterleitung relevanten, endosomalen Vesikel oder Lysosomen beeinflusst wird. Vor diesem Hintergrund sollen die Effektoren und Targets aus unseren Vorarbeiten, sowie der hier neu ermittelten Targets, untersucht werden. Wir erwarten aus dem konvergenten Ansatz aus Target-Identifizierung und zellulären Studien einen schlüssigen Wirkmechanismus der DHPs als Induktoren des TGFBR-II-Abbaus zu konstruieren.Ergebnisse aus diesem Projekt liefern nicht nur neue (bio)chemische Werkzeuge für die Untersuchung von TGFb, sondern tragen vielmehr zum fundamentalen Verständnis der Regulation von TGFBR-Kompartimenten und ihrer Dynamik bei. Darüber hinaus könnten neuartige Targets für die Arzneistoffentwicklung identifiziert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kanada
• Kooperationspartner: Professor Dr. Gianni M. Di Guglielmo, Ph.D.