Die Funktion von Junctional Adhesion Molecule-A (JAM-A) bei der Ausbildung der Zellpolarität und der Regulation der Mitose

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Thomas Ebnet
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 77964998

Epithelzellen bilden Zellverbände, die als einzellige oder mehrzellige Epithelien Barrieren ausbilden und die Organe gegen die inneren Körperhöhlen und gegen die äußeren Oberflächen abgrenzen. Um ein Epithel aufzubauen und dessen strukturelle und funktionelle Integrität aufrechtzuerhalten, müssen die einzelnen Epithelzellen stabile Zellkontakte ausbilden, apikal-basale Membranpolarität aufweisen und die Teilungsspindel planar zum Epithelzellverband ausrichten. Eine Beeinträchtigung einer oder mehrerer dieser Fähigkeiten hat eine Fehlorganisation des Epithelzellverbandes zur Folge und kann zu einem Verlust der Organfunktion und evtl. zur Tumorbildung führen. Befunde aus der jüngeren Vergangenheit legen nahe, dass diese drei Eigenschaften von Epithelzellen vernetzt sind und dass deren Ausbildung (?) durch die gleichen Proteine gesteuert wird. Zu diesen Proteinen gehören die PAR Polaritätsproteine, u.a. die Proteine PAR-3, atypische PKC (aPKC) und PAR-6. Unser Interesse richtet sich vornehmlich auf eine Familie von Zelladhäsionsmolekülen, den Junctional Adhesion Molecules (JAMs). In früheren Untersuchungen fanden wir, dass JAM-A direkt mit dem Polaritätsprotein PAR-3 interagiert und über diese Interaktion den PAR-3 - aPKC - PAR-6 Komplex in die unreifen Zellkontakte rekrutiert. Nach der Aktivierung von aPKC durch Cdc42/Rac1 Rho GTPasen phosphoryliert aPKC JAM-A an Ser285, um über das phosphorylierte JAM-A die Reifung der Zellkontakte zu steuern, die zur Bildung von reifen Zellkontakten mit Tight Junctions und Adherens Junctions führt. JAM-A hat zunächst also eine instruktive Funktion für die korrekte Lokalisierung des PAR Komplexes in den unreifen Zellkontakten; im Anschluß an die Aktivierung des PAR Komplexes in den unreifen Kontakten dient JAM-A als Substrat, über das die aktive aPKC die Reifung der Zellkontakte steuert. Nach unseren neuesten Erkenntnissen reguliert JAM-A die Ausrichtung der Teilungsspindel bei der Mitose, was wiederum für die korrekte Lumenbildung bei dreidimensionaler Kultur von Epithelzellen wichtig ist. Die konkreten Ziele dieses Projektes sind: (1) die Aufklärung der molekularen Mechanismen, über die die Phosphorylierung von JAM-A an Ser285 durch aPKC die Reifung der frühen Zellkontakte und die Ausbildung funktioneller Tight Junctions steuert; (2) die Aufklärung der molekularen Ereignisse sowie der Signalwege, über die JAM-A die korrekte Orientierung der Teilungsspindel bei der Mitose steuert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen