Aufklärung der unterschiedlichen Regulation der Säuger-Liganden des Notch-Signalwegs durch Mindbomb1 im humanisierten Drosophila Model

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Klein
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 498357757

Der Notch-Signalweg vermittelt die Kommunikation von unmittelbar benachbarten Zellen in einer Vielzahl von Entwicklungs- und homöostatischen Prozessen in wahrscheinlich allen Eukaryonten. Es ist deshalb auch nicht erstaunlich, dass er eine wichtige Rolle in vielen menschlichen Krankheits- und Alterungsprozessen spielt. Bei der Aktivierung des Signalwegs binden die Liganden, welche zur DSL Familie gehören, an den Notch Rezeptor der Signal-empfangenden Zelle. Es gibt fünf Liganden, die alle zur DSL Familie gehören, und vier Notch-Rezeptoren in den Genomen der Säuger. Alle Liganden können mit allen Rezeptoren interagieren. Bisher ist bekannt, dass die Liganden unterschiedliche Rollen haben, jedoch ist nicht bekannt wie ihre unterschiedlichen Aktivitäten molekular codiert sind. Die Aktivierung der Notch-Rezeptoren hängt von der durch die E3 Ligase E3 Mindbomb1 (Mib1) induzierten Endozytose der Liganden ab. Mib1 vermittelt dabei die Ubiquitylierung der intrazellulären Domänen (ICDs) der Liganden. Die dadurch initiierte Endozytose der Liganden erzeugt eine Zugkraft, welche eine aktivierende Konformationsänderung im Rezeptor auslöst. Wir vermuten, dass die Unterschiede in der Aktivität der Liganden auf Unterschieden in der Interaktion mit MIB1 und ihrer unterschiedlichen Ubiquitylierung basieren. Diese Hypothese soll in diesem Antrag durch die Beantwortung der folgenden Fragen untersucht werden: 1. Unterscheiden sich die ICDs der Liganden in Ihrer Fähigkeit den Signalweg zu aktivieren? 2. Wie interagieren die ICDs mit MIB1? 3. Was ist die Konsequenz dieser Interaktion? 4. Welche Aminosäuren werden ubiquityliert und sind wichtig für die Funktion der ICDs? 5. Können die Liganden auch ubi-unabhängig den Signalweg aktivieren, wie es für den Liganden Delta gefunden wurde? Um diese Fragen zu beantworten, werden wir die ICD des Drosophila Liganden Delta durch die ICDs der Säuger-Orthologen ersetzen und auch Drosophila Mib1 durch humanes MIB1. Diese Humanisierung erlaubt es uns die große Vielzahl der in Drosophila verfügbaren Techniken zu nutzen, um die definierten Fragen in vivo zu beantworten (TK lab). Weiter führen wir state of the art, in vitro und Zellkutur-Assays, wie z. B. FRET und live imaging Endozytose Assays (DS lab) durch, um die Fragen komplementär in Säugerzellen zu beantworten. Die Kombination der Ergebnisse wird die fundamentalen Regeln für die Interaktion von MIB1 mit den DSL Liganden offenbaren und klären, wie diese Interaktionen verschiedene Aktivitäten des Notch-Signalwegs im verschiedenen Kontext erzeugen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr. David Sprinzak, Ph.D.