Feinsteuerung der Notch Aktivität über den regulativen Knotenpunkt CSL/Su(H) bei der Immunstress-Resilienz von Drosophila melanogaster

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Anja Christina Nagel
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563470962

Der Notch Signalweg kontrolliert zentrale Prozesse wie Zelldifferenzierung, Proliferation oder Stressantwort in Vertebraten und Insekten. Hierbei wirkt CSL/Su(H) als Transkriptionsregulator. Kürzlich entdeckten wir einen neuartigen Regulationsmechanismus des Notch Signalwegs: Phosphorylierung von Su(H) an Serin 269 stört seine DNA-Bindung und damit seine Aktivität. Dieser Mechanismus ist für die Blutzellhomöostase wichtig, und er dient der Immunantwort bei parasitoidem Wespenbefall. Hierbei wird die Notch-Aktivität gehemmt, so dass die für die Verkapselung der Wespeneier notwendigen Blutzelltypen entstehen. In umfangreichen Screens haben wir mit Pkc53E (humane PKCα) die Kinase identifiziert, die Su(H) bei der Wespenabwehr phosphoryliert. Allerdings ist weder der genaue molekulare Ablauf der Pkc53E Aktivierung bekannt, noch ob auch andere Stressoren auf diesem Weg Notch regulieren. Zudem haben wir per MS drei weitere Kinasen gefunden, die das benachbarte Threonin 271 in der DNA-Bindedomäne von Su(H) ansteuern. Dies deutet auf ein Netzwerk von Kinasen hin, das die Notch-Aktivität kontextspezifisch hemmt. In unserem Vorhaben verwenden wir das genetisch leicht zugängliche Modellsystem Drosophila, um Gene in bestimmten Geweben gezielt zu aktivieren oder auszuschalten, bzw. die Genaktivität oder Zelltypen mit geeigneten Reportern in vivo zu beobachten. Dabei verfolgen wir drei Zielrichtungen. Erstens wollen wir erforschen, wie Pkc53E bei Wespenbefall aktiviert wird. Wir vermuten, dass reaktive Sauerstoffspezies (ROS) beteiligt sind, was wir mit geeigneten Experimenten prüfen wollen. Dazu wollen wir auch neue Tools für in vivo Studien, z.B. die Affimer-Technologie zum Nachweis von pS269-Su(H), nutzen. Zweitens wollen wir wissen, ob Pkc53E die Notch-Aktivität in anderen Stresssituationen hemmt, z.B. in Antwort auf Verletzung mittels Live-Imaging, oder auf bakterielle Infektionen durch die Analyse der Darmregeneration mit geeigneten Zellmarkern. Zudem interessiert uns, wie sich eine systemische Bakterieninfektion oder auch andere Stressoren auf pkc53E und Su(H) phospho-Mutanten auswirkt. Drittens wollen wir die mögliche Verbindung zwischen Immunstoffwechsel und Notch-Regulation in Drosophila erforschen. Dazu wollen wir sowohl metabolische Veränderung in Immungeweben analysieren, als auch die Auswirkungen einer veränderten Notch-Aktivität auf diverse Parameter (z.B. Dynamik der Immunzellen, Zytokinsekretion, etc.) in metabolisch aktiven Geweben untersuchen. Letztlich sollen Transkriptom-Analysen mögliche mRNA-Expressionsunterschiede in Su(H) phospho-Mutanten als Reaktion auf Parasitismus aufdecken. Unsere Studien zielen darauf ab, das molekulare Netzwerk zu entschlüsseln, das der Hemmung der Notch-Signaltransduktion durch CSL/Su(H)-Phosphorylierung bei der Immunstress-Resilienz zugrunde liegt. Die hohe Konservierung von CSL-Homologen lässt vermuten, dass deren Phosphorylierung auch im Säuger der kontextspezifischen Modulation der Notch-Aktivität dient.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen