Funktionelle Folgen der Satb2-Monoubiquitinierung im sich entwickelnden Neokortex

• Antragsteller: Dr. Mateusz C. Ambrozkiewicz; Professor Dr. Victor Tarabykin
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515247130

Der Bildung der Verbindungen im Gehirn erfordert eine streng regulierte Abfolge von zellulären und molekularen Vorgängen. Die Entwicklung der oberen kortikalen Schichten und ihrer Projektionen wird durch einen Transkriptionsfaktor namens Special AT-Rich Sequence Binding 2, SATB2, bestimmt. Inaktivierende Mutationen im SATB2-Gen führen zu einer schweren systemischen Entwicklungsstörung, dem sogenannten SATB2-assoziierten Syndrom, das durch geistige Behinderung mit fehlenden oder eingeschränkten Sprachkenntnissen und Verhaltensproblemen gekennzeichnet ist. Der Verlust des murinen Orthologs Satb2 führt zu einer Agenesie des Corpus callosum, einer ektopischen Expression von Markern der tiefen Schicht in Projektionsneuronen der oberen kortikalen Schichten, einem Stopp der neuronalen Migration und Verhaltensstörungen. Bislang fokussierte sich die Forschung auf die Downstream-Ziele von Satb2, seine Upstream-Modulatoren blieben jedoch weitgehend unerforscht. Unsere vorläufigen Ergebnisse verdeutlichen, dass die nukleäre Expression von Satb2, die aufgrund seiner Funktion als Transkriptionsfaktor vorhergesagt wird, entwicklungsbedingt reguliert wird. In den frühen Stadien der kortikalen Entwicklung wird das Satb2-Protein im Zytoplasma oder in kortikalen Zellen gefunden. Wir zeigen auch, dass im Zytoplasma lokalisiertes Satb2 monoubiquitiniert ist und dass diese posttranslationale Modifikation seinen Kerneintritt behindert. In diesem Vorschlag möchten wir, E3-Ubiquitin-Ligasen und deubiquitinierende Enzyme identifizieren, die Satb2 modifizieren und dadurch seine nukleare Expression ergo Funktion als Transkriptionsfaktor ermöglichen. Unser Ziel ist es, Satb2-Mauslinien und In-utero-Elektroporation sowie modernste biochemische und zellbiologische Experimente zu nutzen, um die Ubiquitinationskaskaden stromaufwärts von Satb2 im Kortex zu beschreiben, die die Entwicklung des Hauptaxonaltrakts in Säugetieren, das Corpus callosum bewirkt. Wir werden auch die Möglichkeit einer anderen, Transkriptionsfaktor-unabhängigen Rolle von Satb2 im Zytoplasma von sich entwickelnden Vorläufern unter Verwendung von Fucci2aR-Reporter-Mauslinien untersuchen. Unsere Studie wird eine neue Regulationsebene von Satb2 aufdecken und damit neue Modi der posttranskriptionellen Genexpressionsregulation im sich entwickelnden Neocortex enthüllen. Darüber hinaus wird dieses Projekt unser Verständnis der Folgen der Protein-Ubiquitinierung in Zellen erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen