Entschlüsselung der Plexin-Aktivierung durch chemische und mechanische Signale

• Antragstellerin: Dr. Maria Florencia Sánchez, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Biophysik ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 522662095

Zellen nehmen ihre Umgebung über Transmembranrezeptoren wahr, indem sie diverse chemische und mechanische Signale verarbeiten. Wie genau die Rezeptoren diese Signale aufnehmen und auswerten, um eine Vielzahl von physiologischen Effekten zu erzielen, ist nach wie vor eine der komplexesten Fragestellungen der Biologie. Die Plexine agieren als Rezeptoren für Semaphorine, also für Moleküle, die als Orientierungshilfe bei der Zellwanderung dienen. Plexine regulieren daher die Form und Beweglichkeit von Zellen während der Entwicklung des Nerven- und Herz-Kreislauf-Systems und spielen eine wichtige Rolle bei vielen pathophysiologischen Prozessen, einschließlich Krebs, immunologischen und neurologischen Erkrankungen. Es ist jedoch nach wie vor ungeklärt, wie genau die Clusterbildung von Plexinen die nachgeschaltete Signalgebung moduliert. Konkret mangelt es dabei an einem Bezug zwischen der Größe und der Verteilung der Rezeptorcluster, den mechanischen Signalen und deren Auswirkungen auf die endgültige zelluläre Aktivität. Durch neue multidisziplinäre Ansätze sollen diese Lücken geschlossen und die kritischen Funktionen der Plexin-Semaphorin-Signalübertragung verstanden werden. Dieses mehrgleisige Projekt zielt darauf ab, innovative Werkzeuge zu entwickeln, welche die derzeitige biotechnologische Forschungslandschaft verändern werden. Dafür werde ich eine Palette von nanotechnologischen Matrizen entwickeln, um Schnittstellen zwischen Zellen zu imitieren. Diese dreidimensional-nanotopographischen Matrizen werden eine hohe räumliche Kontrolle über die lokale Anzahl der Liganden ermöglichen. Mit diesen Matrizen als Gegenspieler werde ich frühe nachgeschaltete Signalereignisse bei der in situ-Rezeptoraktivierung in modifizierten Zellen, die lichtgesteuerte Plexine exprimieren, aufklären. Meine Gruppe wird modernste Techniken einsetzen, die vom 3D-Mikrodruck über DNA-Origami und Optogenetik bis hin zur fortschrittlichen Mikroskopie von lebenden Humanzellen reichen. Dieses Projekt und die dabei entwickelten Werkzeuge werden den aktuellen Stand der Technik erweitern und bisher unerreichte Einblicke in die Plexin-Signalübertragung und Mechanosensorik ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen