Identifizierung von Muskelfusions-relevaten Proteinen, die an der Signaltransduktion in Founderzellen und fusionskompetenten Myoblasten während des ersten und zweiten Fusionsschritts von Drosophila melanogaster beteiligt sind.

• Antragstellerin: Professorin Dr. Susanne Oenel
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 70346063

Die Bewegungsmuskulatur von Drosophila und Säugern entsteht durch die Fusion von einkernigen Myoblasten. In Drosophila fusionieren zwei Myoblastenpopulationen in zwei temporalen Phasen miteinander. Die Founderzellen bestimmen die Identität des Muskels und fusionieren mit fusionskompetenten Myoblasten. Myoblasten spezifische Zelladhäsionsproteine der Immunoglobulin-Superfamilie vermitteln die Erkennung und Adhäsion der Myoblasten. Sie sind an der Bildung einer Zellkommunikationsstruktur beteiligt die als FuRMAS bezeichnet wird und in deren Zentrum sich auf Seiten der Founderzelle eine dünne F-Aktin-Schicht bildet bzw. ein invasiver F-Aktin-Fokus auf Seiten der fusionskompetenten Myoblaste. Auf ultrastruktureller Ebene wird die Myoblastenfusion durch die Akkumulation von elektronen-dichten Vesikeln und Plaques an den adhärierenden Plasmamembranen begleitet. Erst danach kommt es zur Verschmelzung der Plasmamembranen. Unsere bisherigen Arbeiten haben gezeigt, dass der Arp2/3-Nukleator sowie die Nukleationspromotionsfaktoren WASp und Scar wichtig für die Myoblastenfusion sind (Schäfer et al., 2007; Berger et al., 2008). Auf ultrastruktureller Ebene konnten wir zudem zeigen, dass Mutationen in Arp3 zu einem anderen Zeitpunkt die Fusion stoppen als wasp und sein Interaktionspartner wip (Berger et al., 2008; Kaipa et al., 2013). Eine Korrelation zwischen den Ultrastrukturen und den Aktin-Regulatoren erfolgte bisher jedoch nicht. Weiterhin konnten wir zeigen, dass die Signalweiterleitung von den Zelladhäsionsproteinen zum Aktin-Zytoskelett über das SH2-SH3-Adaptorprotein Dock/Nck erfolgt. Dabei bindet die SH3-Domäne von Dock/Nck an das Founderzell-spezifische Adhäsionsprotein Duf und die SH2- bzw. SH3-Domäne an Hbs und Sns in fusionskompetenten Myoblasten (Kaipa et al., 2013). Unsere Vorarbeiten zur Funktion von Kette/Nap1 (einer Komponente des regulatorischen Scar-Komplexes) zeigen, dass Kette in Founderzellen und fusionskompetenten Myoblasten benötigt wird. In kette-Mutanten beobachtet man auf ultrastruktureller Ebene eine Anhäufung der elektronendichten Plaques, die in ihrer Erscheinung den Adherence junctions ähneln. Dies deutet darauf hin, dass der kette-Mutanten vor der Verschmelzung der Membranen stoppen. Zelltyp-spezifische Rettungsexperimente und Dosisexperimente die wir im kette-mutanten Hintergrund durchgeführt haben lassen zudem vermuten dass Kette eine zentrale Rolle bei Vermittlung der WASP- und Scar-abhängigen Arp2/3-Aktivierung in fusionskompetenten Myoblasten spielt. Ziel des Projektes ist es die Zusammensetzung der elektronendichten Plaques bzw. anderer beteiligter Ultrastrukturen aufzuklären. Dies soll durch elektronenmikroskopische Analyse von weiteren Fusionsmutanten und durch Immunogold-Analysen erfolgen. Des Weiteren wollen wir Proteine testen bzw. identifizieren die an der Kette-vermittelten Interaktion zwischen der Scar- und der WASP-abhängigen Aktin-Polymerisation in fusionskompetenten Myoblasten beteiligt sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen