Die Kartierung von RNP-NUP Interaktionen während des Exports aus dem Zellkern

• Antragstellerin: Professorin Dr. Susanne Kramer
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451084435

Die Kompartimentierung der Erbinformationen im Zellkern war der wichtigste, namensgebende Schritt in der Evolution der Eukaryoten. Gleich zu Beginn mussten Eukaryoten eine Öffnung in der Kernhülle entwickeln, die es gefalteten Proteinen und Ribonukleoproteinpartikeln (RNPs) ermöglicht, die Kernhülle zu durchqueren: die Kernpore. Diese Struktur weist eine verblüffende Komplexität auf und ist der größte Proteinkomplex der Zelle. Die aktuelle Forschung verlagert den Blick von der Kernpore als 'einfachen Kanal' hin zu einer komplexeren und dynamischeren Transportplattform mit verschiedenen Frachtrouten. Unser Ziel ist es, die Mechanismen des Kernporen-Transports in Trypanosoma brucei zu verstehen, einem einzelligen Organismus der sich früh in der Evolution von anderen Eukaryoten abgetrennt hat. Hierzu haben wir einen innovativen und robusten Methodensatz etabliert, der es ermöglicht, die Interaktionen zwischen Nukleoporinen und der Fracht zu kartieren und so die Routen für Import und Export aller Makromoleküle zu definieren. Wir haben verschiedene “Proximity-labelling” Techniken mit Expansion-Mikroskopie kombiniert und konnten asymmetrische Porenkomponenten definieren, die den Transport kontrollieren, und die es ermöglichen werden, ein neues, präziseres Kernporenmodel zu erstellen. Wir haben bereits viele neue Kernporen-assoziierte Komponenten mit den dazugehörigen Positionsinformationen identifiziert, die wir nun funktionell untersuchen wollen. Insbesondere wollen wir verstehen, wie sich die Kernpore an den spezialisierten mRNA Stoffwechsel der Trypanosomen angepasst hat. Interessant sind hierbei vor allem die Vorgänge am “Basket”, der Kernporenstruktur im Kerninnern die an der Regulation des Exports beteiligt ist, sowie an der cytoplasmatischen Seite, wo es zu einer Umsortierung des exportierten RNP Partikels kommt. Trotz des evolutionären Abstands ist die grundlegende Struktur der Kernpore in Trypanosomen konserviert, und einige Erkenntnisse sind sehr wahrscheinlich auf andere Eukaryoten übertragbar. Umgekehrt wird unser Ansatz Unterschiede im Kernporen-Transport zwischen den Systemen aufzeigen und unser Verständnis der Evolution der Kernpore vorantreiben. Alle Mechanismen die auf Trypanosomen beschränkt sind, lassen sich zur Medikamentenentwicklung nutzen, zur Bekämpfung von durch Trypanosomatiden verursachten Krankheiten wie der afrikanischen Trypanosomiasis, Chagas und den Leishmaniosen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation
• Kooperationspartner: Dr. Martin Zoltner