Die Entschlüsselung der Organisation von B-Zell-Oberflächenrezeptoren und ihrer Lipid-Umgebung im Nanobereich mittels hochauflösender Bildgebungsverfahren

• Antragsteller: Dr. Niklas Engels; Dr. Felipe Opazo
• Fachliche Zuordnung: Immunologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455603379

B-Lymphozyten sind ein essenzieller Teil des adaptiven Immunsystems, da sie die Fähigkeit besitzen spezifische Pathogene zu erkennen und protektive Antikörper zu produzieren. Die Erkennung körperfremder Moleküle (Antigene) erfolgt mit Hilfe von B-Zell-Antigenrezeptoren (BZRs), die sich in der zellulären Plasmamembran befinden. BZRs werden zudem durch Co-Rezeptoren reguliert, die deren Aktivität entweder steigern oder abschwächen und somit die Produktion von Antikörpern fördern oder unterdrücken. Das Zusammenspiel dieser unterschiedlichen Zelloberflächen-Rezeptoren stellt einen molekularen Entscheidungsprozess dar, der zusätzlich durch Plasmamembran-Lipide in der unmittelbaren Umgebung der Rezeptoren beeinflusst wird. Die räumliche Organisation all dieser Komponenten sowie die Art und Weise ihres Zusammenwirkens, um die jeweils erforderliche zelluläre Reaktion einzuleiten, sind jedoch nur unzureichend verstanden. Wir haben ein Verfahren etabliert mit Hilfe dessen die räumliche Organisation von Zelloberflächenrezeptoren mittels hochauflösender bildgebender Verfahren sehr präzise ermittelt werden kann. Das Verfahren basiert auf der effizienten Markierung von Molekülen in der Plasmamembran durch präzise markierte, hoch-affine molekulare Sonden in Kombination mit ‚super-resolution‘-Mikroskopie. Dieses Verfahren wird hier angewendet, um die Topologie unterschiedlicher BZR-Isotypen und der aufsie einwirkenden Co-Rezeptoren CD19, CD22 und CD45 zu entschlüsseln. Die bildgebenden Verfahren werden zudem kombiniert mit funktionellen Studien sowie Mutationsanalysen, um die molekularen Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Zelloberflächen-Rezeptoren, die die Antiköper-Produktion kontrollieren, im Detail zu verstehen. Des Weiteren werden wir die Verteilung und Organisation von Plasmamembran-Lipiden, die im Zusammenhang mit Signalleitungsprozessen stehen, mittels verschiedener hochauflösender Bildgebungsverfahren ermitteln. Dazu werden wir u.a. Isotopen-markierte Affinitäts-Sonden, sowie die metabolische Markierung von Lipiden einsetzen, um deren Lokalisation in Bezug zu B-Zell Oberflächenrezeptoren mittels hochauflösender Nanometer-Sekundärionen-Massenspektroskopie (nanoSIMS) zu ermitteln. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden unser Verständnis über das Zusammenspiel von Immunrezeptoren und Plasmamembran-Komponenten wesentlich erweitern. Dadurch wird sich zudem die Kenntnis der molekularen Entscheidungsprozesse, welche die Produktion von Antikörpern und Auto-Antikörpern steuern, maßgeblich verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen