Mechanismen der Rezeptorlokalisation und der lokalen Signalübertragung (C08*)

• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Biophysik ; Pharmakologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 421152132

GPCRs sind mobile Membranproteine, die in Zellmembranen diffundieren können und dabei unterschiedliche Diffusionsmuster zeigen. Mittels Single-Particle-Tracking und hochauflösenden Mikroskopiemethoden haben wir gezeigt, dass die Bindung von Agonisten die Diffusionsmuster von GPCRs und die der G-Proteine synchronisieren kann, was eine verstärkte GPCR/G-Protein-Kopplung in bestimmten Zellmembrankompartimenten, sogenannten „Hot Spots“, zur Folge hat. Es ist jedoch im Wesentlichen unbekannt, wie diese unterschiedlichen Membranumgebungen, z.B. lokale Membranstruktur und -zusammensetzung, die spezifischen Membranlokalisierung(en) von GPCRs und nachgeschalteter Signalübertragung kontrollieren können. In diesem Projekt werden wir neuartige Biosensoren, Single-Particle-Tracking und verschiedenste fluoreszenzmikroskopische Methoden verwenden, um die molekularen Mechanismen und funktionellen Konsequenzen der Rezeptorlokalisation in „Hot Spots“ der Zellmembran zu untersuchen. Insbesondere werden wir den Einfluss von Membrankrümmung und -geometrie (am Beispiel von T-Tubuli und Zilien) und Protein-Protein-Wechselwirkungen untersuchen, um die molekularen Grundlagen der Rezeptorlokalisierung aufzuklären. Eine Kombination aus neuartigen GPCR-Biosensoren (bereitgestellt von C05) und kürzlich von uns entwickelten Biosensoren zur Kartierung lokalisierter GPCR-Signale soll verwendet werden, um die molekularen Prinzipien zu beschreiben, wie Rezeptor-Hotspots die zelluläre GPCR-Signalübertragung beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche
• Teilprojekt zu: SFB 1423: Strukturelle Dynamik der GPCR-Aktivierung und -Signaltransduktion
• Antragstellende Institution: Universität Leipzig
• Teilprojektleiter: Professor Dr. Andreas Bock; Professor Dr. Martin J. Lohse