Entschlüsselung des molekularen Mechanismus, der die subzelluläre Lokalisation von Ena/VASP-Proteinen reguliert

• Antragsteller: Professor Dr. Jan Faix
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560246590

Ena/VASP-Proteine fungieren als Aktinpolymerasen, die die prozessive Elongation von Filamenten in Membranausstülpungen wie Filopodien und Lamellipodien oder in fokalen Adhäsionen vorantreiben. Angesichts ihrer wichtigen Rolle bei der Förderung der Zellmigration ist es somit nicht überraschend, dass Ena/VASP-Proteine auch mit verschiedenen Krebsarten in Verbindung gebracht werden. Daher ist es auschlaggebend, die Funktion und Regulation dieser faszinierenden Proteine auf molekularer Ebene zu verstehen. Obwohl wir bereits die molekularen Mechanismen der VASP-vermittelten Aktin-Assemblierung aufgeklärt haben und kürzlich zeigen konnten, dass Myosin X das Ena/VASP-Clustering vermittelt, welches für die prozessive Aktin-Assemblierung in Gegenwart von heterodimerem Capping-Protein von entscheidender Bedeutung ist, ist die Regulation der subzellulären Lokalisation von Ena/VASP-Proteinen durch Phosphorylierung noch weitgehend unverstanden. Diese Wissenslücke ist vermutlich auf die Verwendung von Wildtyp- oder nur teilweise depletierten Zellen als Transfektionswirte sowie die Tendenz von Ena/VASP-Proteinen zur Heterooligomerisierung zurückzuführen. In unseren Vorarbeiten mit authentischen Ena/VASP-defizienten Zellen können wir zeigen, dass die Phosphorylierung an Y16, nicht aber an den vorhergesagten Resten Y39 oder S157, die Rekrutierung von VASP und Evl an Lamellipodienspitzen und fokalen Adhäsionen reguliert. Um ein belastbares Arbeitsmodell des zugrundeliegenden molekularen Mechanismus zu entwerfen, der die subzelluläre Lokalisation von Ena/VASP-Proteinen reguliert, werden wir unsere Analyse auf Mena ausweiten, gefolgt von einer detaillierten Untersuchung der VASP-Phosphorylierung in Prozessen wie 2D-Zellmigration, Zellprotrusion, Aktinumsatz und Mikrospike-Bildung. Darüber hinaus wollen wir die Affinitäten von Listeria ActA für Wildtyp-, nicht phosphorylierbare und phosphomimetische VASP-Mutanten durch analytische Ultrazentrifugation bestimmen und die Rekrutierung und VASP-vermittelte Aktin-Assemblierung auf ActA-derivatisierten Beads durch TIRF-Mikroskopie in vitro untersuchen. Parallel dazu werden wir auch die Auswirkungen dieser Mutanten auf die Aktin-Assemblierung auf der Oberfläche von Listeria in vivo untersuchen. Nachfolgend wollen wir den Beitrag verschiedener Kinasen für die Ena/VASP-Phosphorylierung an spezifischen Tyrosinresten bestimmen. Schließlich werden wir das C. elegans-Modell verwenden und zeigen, dass der Mechanismus über die Arten hinweg konserviert ist. Wir sind zuversichtlich, dass diese Arbeit bedeutende und weitreichende Auswirkungen auf unser Verständnis des molekularen Mechanismus der Ena/VASP-Rekrutierung an Stellen aktiver Aktinpolymerisation haben wird. Dies wird nicht nur für die Grundlagenforschung von Nutzen sein, sondern könnte auch entscheidend dazu beitragen, unsere Fähigkeit zur Entwicklung neuer therapeutischer Wirkstoffe zur Bekämpfung von Krebszellen in der translationalen Forschung zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen