Die Rolle phagozytischer Podosomen bei Aufnahme und Verarbeitung biologisch relevanter Partikel

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Linder
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 565062662

Phagozytose befähigt Zellen zu Aufnahme und Abbau von >0.5 µm großen Partikeln und ermöglicht so die Eliminierung von Pathogenen, apoptotischen Zellen und Debris. Der dynamische Umbau des Aktin-Zytoskeletts ist zentral für Wachstum und Schliessung des phagocytic cups, das die Anheftung und Aufnahme von Partikeln ermöglicht. Nach bisheriger Annahme ist dieses phagozytische Aktin-Netzwerk gleichmäßig und kontinuierlich. Aktuelle Versuche mit künstlichen Kügelchen zeigen jedoch, daß dieses Netzwerk anders strukturiert sein kann, in Form von F-Aktin reichen Punkten, sogenannten phagozytischen Podosomen. Dieses Projekt untersucht phagozytische Podosomen erstmals im Kontext von pathophysiologisch relevanten Zielen wie dem sich verbreitenden Pathogen Candida auris, einer Hefe mit hoher Krankheitslast. Wir konnten zeigen, daß die Aufnahme von C. auris durch primäre humane Makrophagen mit der Bildung zahlreicher phagozytischer Podosomen einhergeht. Diese enthalten typische Komponenten von Matrix-assoziierten Podosomen und zeigen einen ähnlichen Aufbau mit mehreren Substrukturen, der für die Funktion von Podosomen essentiell ist. Wir werden die molekularen Mechanismen der Regulation von phagozytischen Podosomen untersuchen sowie ihre Rolle bei Aufnahme und intrazellulärer Prozessierung von C. auris durch humane Makrophagen. Das Arbeitsprogramm umfaßt 3 Punkte: Punkt 1 befasst sich mit Zusammensetzung, Regulation und Dynamik, Punkt 2 mit potentiellen Funktionen wie Aufnahme Effizienz, Barriere Funktion, Phagosomen Reifung, Rekrutierung lytischer Enzyme und Partikel Disruption. Punkt 3 mit Ausbildung und Regulation in vivo, in Zebrafisch Embryonen. Es kommt eine Kombination von Methoden zum Einsatz: i) molekularbiologische Techniken wie siRNA-vermittelter knockdown, Expression von Fusions- und Mutations-Konstrukten, pharmakologische Inhibierung, ii) mikroskopische Methoden wie konfokale Lebendzell-Mikroskopie, FRAP, sowie Hochauflösungs-Mikroskopie wie 3D STED, SoRA und MINFLUX, iii) Software Analyse der Podosomen Architektur, iv) Phagozytose-orientierte Assays wie inside-out Färbung, dequenched BSA, Zellwand-freie Hefe Zellen, Acrylamid Kügelchen mit definierter Härte, sowie v) Infektionsversuche mit Zebrafisch Embryonen Dafür haben wir Kooperationen mit nationalen (Christian Gorzelanny, Chitinasen) and internationalen (Daan Vorselen: Mechanosensing bei Phagozytose; Maria Forlenza: Zebrafisch Analyse) Experten etabliert. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden die regulatorischen Mechanismen von phagozytischen Podosomen sowie ihre Funktionen bei Aufnahme und intrazellulärer Verarbeitung von Partikeln aufzeigen. Unsere Daten werden erstmals auch biologische relevante Ziele wie das sich rasch verbreitende Pathogen C. auris identifizieren, deren Aufnahme in Immunzellen durch phagozytische Podosomen vermittelt wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen