Stress-bedingte Änderung der proteolytischen Prozessierung von Podozytenproteinen bei Podozytenschaden und Albuminurie

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Benzing; Professor Dr. Pitter Huesgen
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 517812866

Podozyten an der glomerulären Filtrationsbarriere der Niere sind terminal differenzierte, hoch spezialisierte Zellen. Sie besitzen eine limitierte Fähigkeit zur Regeneration, deshalb sind Erkrankungen des Podozyten eine häufige Ursache für die Entstehung einer chronischen Nierenerkrankung. Die Schädigung des Podozyten ist ultramorphologisch gekennzeichnet durch eine Verkürzung der Schlitzmembran und eine Verplumpung der Fußfortsätze, was als „Fußfortsatzverschmelzung“ beschrieben wird. Auch wenn vor kurzem in unserer Arbeitsgruppe das erste experimentell validierte Modell der glomerulären Filtration etabliert und damit die Pathophysiologie der Albuminurie beschrieben werden konnte (Butt et al. (2020) Nat Metab 2, 461-474), sind die molekularen Grundlagen der Fußfortsatzverschmelzung weiterhin unklar. Aktuelle Daten zeigen, dass die frühen ultramorphologischen Veränderungen, die durch Ultraresolutions-STED-Mikroskopie darzustellen sind, nicht ausreichend durch transkriptionelle (Gentranskription) oder translationale Veränderungen (Proteinbiosynthese) alleine zu beschreiben sind. Gezielte posttranslationale Spaltung von Proteinen und die Generierung von verschiedenen Varianten von Proteinen trägt hochgradig zur Diversität des Proteoms bei. Sie entgeht klassischen bottom-up massenspektrometrischen Methoden. Wir konnten kürzlich gemeinsam zeigen, dass posttranslationale Prozessierung von Proteinen durch Podozytenstress verändert wird (Rinschen et al. (2017) J Am Soc Nephrol 28, 2867-2878) sowie dass die Generierung vieler Varianten von zytoskeletalen Proteinen und Schlitzmembranbestandteilen verändert wird. Bis vor kurzem war die proteomweite Analyse komplexer Veränderung der Struktur von Proteinen und ihrer proteolytischer Prozessierung auf Ebene des Proteoms technisch nicht möglich. Im vorliegenden Antrag setzen wir nun innovative Methoden ein (Limited proteolysis-mass spectrometry, LiP-MS; COrrelation-based functional ProteoForm assessment, COPF; High-efficiency Undecanal-based N Termini EnRichment, HUNTER), die es erlauben werden, zu analysieren (1) wie Podozytenschaden in globale Veränderung der Proteinstruktur umgesetzt wird, (2) wie sich Proteinstrukturveränderungen auf die korrekte Prozessierung der Proteine in vivo in der Maus auswirkt und (3) wie dies in einer veränderten Zusammensetzung von zytoskelettalen Proteinkomplexen und der Fußfortsatzverschmelzung in vivo resultiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen