Charakterisierung von Plakophilin 4 als zentraler Regulator des Rho-Signalweges in epidermalen Keratinozyten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Mechthild Hatzfeld
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511657520

Plakophilin 4 (PKP4, p0071) ist ein Protein der Adherens Junctions (AJ), dessen Expression auf die Basalzellen der Epidermis beschränkt ist, während das verwandte p120 in allen Keratinozyten unabhängig von deren Differenzierungsgrad exprimiert wird. Darüber hinaus ist bekannt, dass PKP4 Rho-signaling in der Cytokinese beeinflusst. Um die Funktionen von PKP4 besser zu verstehen, haben wir ein Modellsystem entwickelt, das aus einer Wildtyp (WT), einer PKP4-Knockout (PKP4-KO) und einer "rescue"-Zelllinie (Re-Expression von PKP4 in der PKP4-KO-Linie) besteht. In diesem Modellsystem haben wir erste Untersuchungen zur Funktion von PKP4 durchgeführt, die zeigen, dass ein Verlust von PKP4 zu massiven Veränderungen des Aktin-Zytoskeletts führt, wobei die Stressfasern zunehmen, das kortikale Aktin jedoch abnimmt. Dies korreliert mit einer verminderten Spannung und Veränderungen der Zellkontakte. Ziel des geplanten Projektes ist es, die molekularen Mechanismen, die zu diesen Veränderungen führen, aufzudecken. Im Zentrum steht dabei die Rolle von PKP4 in der Regulation der Rho-GTPasen, insbesondere von RhoA. Zunächst soll der Einfluss von PKP4 auf die lokale Aktivität der Rho-GTPasen bestimmt werden. Zudem wird untersucht, wie PKP4 über Wechselwirkungen mit upstream Regulatoren die Aktivität der Rho-GTPasen moduliert. Dazu wurden nach bestimmten Kriterien Guanine-exchange Factors (GEF) und GTPase activating proteins (GAP) für eine detaillierte Charakterisierung ausgewählt. Schließlich werden die downstream Effekte charakterisiert werden in Bezug auf Aktomyosin-Organisation, Myosin-Aktivität und Generierung von Gewebespannung. Dies führt zu mechanischen Signalen, die den Hippo-Signalweg regulieren und darüber das Gleichgewicht von Proliferation und Differenzierung kontrollieren.Die in diesem Projekt gewonnenen Daten werden unser Verständnis für die Regulation von Proliferation und Delamination basaler Keratinozyten verbessern. Dies hat Implikationen für verschiedene Hauterkrankungen, bei denen das Gleichgewicht zwischen Proliferation und Differenzierung gestört ist, sowie für Veränderungen bei der Hautalterung und dem Erhalt von epidermalen Stammzellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen