Co-translationale Faltung der auto-inhibierten dimeren Konformation von TAp63α

• Antragsteller: Professor Dr. Volker Dötsch; Dr. Günter Kramer
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564271668

Die Überwachung der genetischen Qualität in Eizellen ist die Aufgabe von p63, einem Mitglied der p53-Familie. Die längste p63-Isoform, TAp63α, wird während der Dictyate-Arrest-Phase, die beim Menschen bis zu 50 Jahre dauert, in Eizellen stark exprimiert. Wir haben gezeigt, dass TAp63α während dieser Dictyate-Arrest-Phase in einer geschlossenen, inaktiven und ausschließlich dimeren Konformation vorliegt. DNA-Doppelstrangbrüche führen zur Aktivierung einer Kinasekaskade, was zur Öffnung des geschlossenen Zustands und zur Bildung der offenen, tetrameren Konformation führt. Die tetramere Form ist in der Lage, an DNA zu binden, was zur Hochregulierung eines proapoptotischen Transkriptionsprogramms und zum Tod der Eizelle führt. Da DNA-Schäden auch durch Chemotherapeutika ausgelöst werden, führt dieser Mechanismus bei Krebspatientinnen zu einer vorzeitigen Ovarialinsuffizienz (POI). Wir haben außerdem gezeigt, dass, sobald der tetramere Zustand gebildet ist, die Dephosphorylierung den aktiven tetrameren Zustand nicht zurück in den inaktiven dimeren Zustand umwandelt, da der tetramere Zustand der thermodynamisch stabilere ist. Der inaktive dimere Zustand stellt somit eine hochenergetische, kinetisch inhibierte Konformation dar und der Aktivierungsprozess ist irreversibel. Diese Daten werden durch unsere Ergebnisse gestützt, die zeigen, dass Unfruchtbarkeit bei weiblichen Patienten durch Mutationen verursacht werden kann, die zu konstitutiv tetramerem TAp63a führen. Alle diese Daten sagen voraus, dass sich der inaktive dimere Zustand höchstwahrscheinlich co-translational bildet, um zu verhindern, dass sich das aktive Tetramer ansammelt und die Eizelle abtötet. Wir haben begonnen, diesen vorgeschlagenen co-translationalen Faltungsmechanismus zu untersuchen und haben durch selective disome profiling gezeigt, dass Di-Ribosomen gebildet werden, wenn TAp63a sowohl in vivo (H1299-Zellen) als auch in vitro (Kaninchen-Retikulozyten-Lysat) exprimiert wird. Die Disomenbildung beginnt, nachdem die ersten 90 Reste synthetisiert wurden, was gut mit dem vorhergesagten Auftreten eines b-Strangs des vorgeschlagenen inhibitorischen b-Faltblatts korreliert, das TAp63a in der inaktiven Konformation hält. Hier schlagen wir vor, die ersten Schritte dieses co-translationalen Faltungsmechanismus zu untersuchen. Wir werden die entstehenden Kettensegmente, die zur Bildung von Disomen erforderlich sind, durch selective disome profiling unter Verwendung verschiedener p63-Mutanten weiter charakterisieren. Wir werden auch mRNA- und Proteinmerkmale identifizieren, die zu einer langsameren Translation führen, damit sich die bereits gebildeten Domänen falten können, und wir werden die Beteiligung von Chaperonen am Faltungsprozess untersuchen. Schließlich werden wir mithilfe von direkten Peptidinteraktionsstudien die Interaktion zwischen Peptidsegmenten untersuchen, die im selective disome profiling als entscheidend für den co-translationalen Faltungsprozess identifiziert wurden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen