Kontext-abhängige Kontrolle der Cdk8/19-cyclin C Kinase durch MTBP und Med12

• Antragsteller: Professor Dr. Dominik Boos
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 571993187

Wie Kinasen ihre Substrate unter all den zellulären Proteinen identifizieren ist eine zentrale Frage der Zellbiologie. Die Cdk8/19-Cyclin C Kinase bildet, gebunden an die Med12 und Med13 Proteine, das Cdk-Kinase-Modul (CKM) des sogenannten Mediator-Komplexes, welcher zentrale Funktionen bei der Transkriptionsregulation erfüllt. Während der Mediator die zelluläre Transkription fast aller Gene kontrolliert, reguliert Cdk8/19-Cyclin C die Genexpression als Antwort auf spezifische Signale. Cdk8/19-Cyclin C Fehlregulation ist stark assoziiert mit Darmkrebs und uterinen Leiomyomen. Wir identifizierte MTBP (Mdm2 binding protein) als einen Interaktor von Cdk8/19-Cyclin C und als das Wirbeltier-Ortholog des Hefeproteins Sld7, einem wichtigen Faktor der Replikationsinitiation. Phosphorylierung von MTBP durch verschiedene zelluläre Kinasen reguliert die Replikation als Antwort auf Zellzyklus, Stress- und anderen Signalen, und trägt so zu einer vollständigen und fehlerfreien Genomreplikation und damit zur genetischen Vererbung bei. Wir zeigten, dass die Interaktion von MTBP mit Cdk8/19-Cyclin C zur Vermeidung von Replikationsstress in kultivierten menschlichen Zellen notwendig ist. Noch nicht publizierte biochemische Untersuchungen zeigen, dass MTBP Bindung Cdk8/19-Cyclin C allosterisch aktiviert. MTBP Bindung konkurriert dabei mit der Bindung von Med12, dem einzigen bisher beschriebenen Aktivator der Kinase. Dies legt ein neues Modell kontextabhängiger Cdk8/19-Cyclin C-Aktivierung durch unterschiedliche Kofaktoren nahe, bei dem MTBP und Med12 getrennte Funktionen der Kinase, etwa bei der Transkription oder der Replikation, steuern. Unsere erstes Forschungsziel ist die funktionelle Aufschlüsselung dieser kontextabhängigen Cdk8/19-Cyclin C-Aktivierung. Hierfür generieren wir humane Zelllinien mit gezielten Mutationen, die die Interaktion mit MTBP, Med12 oder beiden Kofaktoren unterbinden. Diese Modelle werden mittels RNA-Sequenzierung zur Erfassung differentieller Genexpression, Phosphoproteomik zur Bestimmung differentieller Substrat-Phosphorylierungen sowie Proximity-Biotinylierung zur Charakterisierung der molekularen Umgebungen der jeweiligen Kinasekomplexe analysiert. Diese Studien werden ein zelluläres Gesamtbild der Aktivatorfunktionen entwickeln. Unser zweites Forschungsziel ist die Entschlüsselung neuer MTBP-abhängiger Funktionen von Cdk8/19-Cyclin C in der Replikationsinitiierung, Transkriptionskontrolle und ggf. weiteren zellulären Prozessen. Es baut teils auf den in Ziel 1 identifizierten MTBP-abhängigen Kinasefunktionen auf und nutzt Zellbiologie und Biochemie mit genetisch modifizierten Zellmodellen. Zusammengefasst etabliert dieses Projekt ein neues Modell zur kontextabhängigen Kontrolle von Cdk8/19-Cyclin C durch spezifische Aktivatoren, MTBP und Med12, und klärt zelluläre Rollen des neuen MTBP-Aktivators. Darüber hinaus eröffnet das Projekt Perspektiven für die gezielte Aktivator-spezifische therapeutische Intervention bei Tumorerkrankungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen