Mechanismen der Aktivierung der Notch Liganden durch MIB1unter Verwendung von quantitativen in vitro und in vivo Methoden

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Klein
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561039599

Der Notch-Signalweg vermittelt Zellkommunikation zwischen direkt benachbarten Zellen in vielen Entwicklungs- und Krankheitsprozessen und wird auch zur Homeostase von Geweben benötigt. Während der Signalübertragung binden und aktivieren die Liganden der signal-gebenden Zellen die Notch Rezeptoren der signal-empfangenen Zellen. In den Genomen der Säuger existieren fünf Liganden und vier Notch Rezeptoren, die alle miteinander interagieren können. Die Aktivität der Liganden benötigen ihre Endozytose, die durch die E3 Ligase Mindbomb1 (MIB1) initiiert wird. MIB1 bindet an die intrazellulären Domänen (ICDs) der Liganden und katalysiert ihre Ubiquitylierung. Obwohl es bekannt ist, dass die Liganden unterschiedliche Aktivitäten besitzen, ist nicht verstanden wie sie auf der molekularen Ebene erzeugt werden und wie MIB1 daran beteiligt ist. In diesem Antrag werden wir in vivo und in vitro Ansätze verwenden, um zu klären wie MIB1 die unterschiedlichen Aktivitäten der Liganden induziert werden. Dafür verfolgen wir drei Ziele: (i) Bestimmung der Rolle der Binding von MIB1 an die Liganden und die Ubiquitylierungs-Effizienz von MIB1 (ii) Aufklärung des komplexen Mechanismus der Binding von MIB1 an verschiedene Liganden und (iii) klären, ob MIB1 durch einen „kiss and run“-Mechanismus mit den Liganden interagiert indem es nach der Ubiquitylierung von den gebundenen Liganden dissoziiert. Um diese Ziele zu erreichen, werden wir Experimente mit humanisierten Fliegen (Drosophila) und quantitativen Ansätzen in Säugerzellkultur mit Bindungs- und Ubiquitylierungs-Studien in Bakterien miteinander kombinieren. Die Ergebnisse der vorgeschlagenen Experimente werden den molekularen Mechanismus aufklären, der zur Bindung von MIB1 an die verschiedenen Notch Liganden führt und zeigen wie diese Interaktionen in verschiedenen Entwicklungs-und Krankheitsprozessen zur differentiellen Aktivierung des Notch Rezeptors durch die Liganden führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• Partnerorganisation: The Israel Science Foundation
• Kooperationspartner: Professor Dr. David Sprinzak, Ph.D.