Charakterisierung der Interphase-NPC-Anordnung

• Antragsteller: Dr. Mohamed Ismail Hamed
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508310822

Kernporenkomplexe (NPCs) sind die Tore der Kernhülle, die den Transport von Molekülen wie Proteinen, RNAs und Ribonukleoproteinkomplexen zwischen dem Zellkern und dem Zytoplasma kontrollieren. In tierischen Zellen werden NPCs auf zwei definierte Arten zusammengebaut und in die Kernhülle integriert: am Ende der Mitose und während der Interphase. Der mitotische Zusammenbau ist ein gut untersuchter Weg, der am dekondensierten Chromatin beginnt. Mit Hilfe des DNA-bindenden Nukleoporins ELYS werden andere Nukleoporine und NPC-Subkomplexe an das Chromatin gelenkt und dort assembliert. Die sich neuformierenden NPCs und die Kernhülle stellen in wenigen Minuten die Transportfunktion zwischen Kern und Zytoplasma wieder her. Im Gegensatz dazu ist die Interphasen-NPC-Assemblierung weniger gut untersucht. Sie wird durch einen anderen Satz von Nukleoporinen initiiert, die eher die innere Kernmembran binden und deformieren als an das Chromatin zu binden, und es dauert über einen Zeitraum von mehreren Stunden.Vorläufige Daten aus dem Gastlabor deuten darauf hin, dass verschiedene Nukleoporine in unterschiedlichem Maße zur Interphasen-NPC-Assemblierung beitragen. Die Depletion einiger Nukleoporine inhibiert den Assemblierungsprozess, während die Depletion anderer Nukleoporine keinen Einfluss auf die Interphasen-NPC-Assemblierung hat. Interessanterweise sind einige Nukleoporine für die interphasische, aber nicht für die mitotische NPC-Assemblierung entbehrlich und umgekehrt. Ich werde dies erweitern, indem ich neue Nukleoporine, die für die Interphasen-NPC-Assemblierung notwendig sind, mit Hilfe von NPC-Assemblierungsassays in Xenopus-Eiextrakten definiere. Xenopus-Eier bieten eine sehr zuverlässige und spezifische Plattform für die Assemblierung von Interphasen-NPCs mit einem hohen Grad an Unterscheidung von mitotischen NPCs. Darüber hinaus werde ich einen robusten Imaging-Ansatz entwickeln, der photoswitchable fluoreszierende Proteine einsetzt, um mitotisch assemblierte NPCs von interphase assemblierten in Gewebekulturzellen zu unterscheiden. Mit Hilfe von CRISPR/Cas9 und RNAi vermittelter Downregulation/ Depletion spezifischer Nukleoporine ist es möglich, eine Karte der Nukleoporine zu erstellen, die für die interphasische NPC-Assemblierung entscheidend sind.Durch den folgenden Vorschlag werde ich die interphasische NPC-Assemblierung auf molekularer Ebene von der mitotischen NPC-Assemblierung entschlüsseln und differenzieren. Spezifische Krankheitszustände werden durch Defekte in der NPC-Assemblierung hervorgerufen, die aus Mutationen in einem oder mehreren der Nukleoporine resultieren. Dieser Antrag kann helfen, grundlegende biologische Fragen zu beantworten, welche Nukleoporine zu spezifischen menschlichen Pathologien beitragen. Das Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen der NPC-Assemblierung ist ein wichtiger Schritt hin zu einer klaren Unterscheidung der beiden Assemblierungswege und der Rolle einzelner Nukleoporine in den Assemblierungsprozessen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle