Strukturelle und molekulare Analyse eines cGMP-Kinase/ IRAG1-Makrokomplexes

• Antragsteller: Dr. Leonhard Jakob; Professor Dr. Jens Schlossmann
• Fachliche Zuordnung: Pharmakologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547855469

Die durch NO/cGMP/cGMP-abhängige Proteinkinase (PKG) vermittelte Signaltransduktion reguliert viele (patho)physiologische Prozesse u. a. im vaskulären und gastrointestinalen System und in der Hämostase. Für die PKG 1-Isoform PKG 1ß wurde ein ternärer Makrokomplex identifiziert, der zusätzlich aus dem Inositoltrisphosphatrezeptor Typ 1 (IP3R1) und dem IP3R1-assoziierten cGMP-Kinase-Substratprotein (IRAG1) besteht. Dieser Komplex moduliert das intrazelluläre Kalzium und reguliert dadurch u. a. die Relaxation der glatten Muskulatur und die Hemmung der Thrombozytenaggregation. Bisher sind jedoch die strukturellen und funktionellen Merkmale des ternären Komplexes sowie die Dynamik des Makrokomplexes, der zur Hemmung des IP3R1 führt, nicht geklärt. Ziel des Projektes ist daher die möglichst detaillierte Aufklärung des cGMP-Kinase/IRAG1-Makrokomplexes, um dadurch die Struktur und Dynamik des Komplexes und somit der Regulation des IP3R1-Kalziumkanals besser zu verstehen. Strukturelle Untersuchungen des gereinigten Komplexes sind mit Kryo-Elektronenmikroskopie-Analysen geplant. Dabei sollen basale und aktivierte Strukturen des Komplexes miteinander verglichen werden. Schließlich soll untersucht werden, ob eine Mutation von IRAG1, die durch einen Polymorphismus verursacht ist und mit einer Vaskulopathie assoziiert wurde, die molekulare Struktur des Komplexes verändert und dadurch einen funktionellen Defekt verursachen kann. Die Dynamik der PKG 1 und des Komplexes im basalen und aktiven Zustand werden mit Einzelmolekül-FRET-Untersuchungen (SLAM-FRET) getestet. Mit dem beantragten Projekt erwarten wir uns eine detaillierte Aufklärung der strukturellen Grundlage und der dynamischen Effekte der NO/cGMP/PKG 1ß-Signalkaskade und somit ein Verständnis für (patho)physiologische Wirkungen dieses Signalwegs.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen