Die ersten 10 Minuten: Die Assemblierung der Knospungsstelle und die Initiierung des Knospenwachstums in der Hefe S.cerevisiae

• Antragsteller: Professor Dr. Nils Johnsson
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 88450366

Die letzten beiden Förderperioden erlaubten uns Aspekte polaren Wachstums und der Zytokinese durch die Zusammensetzung und Dynamik der zugrundeliegenden Proteininteraktionsnetzwerke abzubilden. Die Analyse der zeitabhängigen Interaktionsstadien identifizierte die kritischen Verbindungen und Knotenpunkte der Netzwerke. Das gezielte Ausschalten dieser Verbindungen ermöglichte, einzelnen Interaktionsstadien ihre Funktionen während des untersuchten Prozesses zuzuweisen.Der vorliegende Antrag basiert auf diesem Ansatz und den dabei entwickelten Methoden, wendet jedoch den Blick auf die Mechanismen der Assemblierung einer neuen Knospungsstelle in Hefezellen. Dieser Vorgang ist so bemerkenswert wie er unverstanden ist. Angestoßen durch einen Puls von aktiviertem Cdc42 kommen hunderte verschiedene Proteine, Lipide und weitere Makromoleküle auf einem Punkt von weniger als einem Mikron zusammen. Nach 10 Minuten expandiert die Knospungsstelle und wächst zu der zukünftigen Tochterzelle aus. Die Struktur der Knospungsstelle ist zu komplex und amorph als dass ein einziger, linearer Assemblierungs-Pfad sie bilden könnte. Vielmehr geht der Antrag von parallelen Assemblierungs-Pfaden aus, die sich gegenseitig beeinflussen und regulieren.Der Antrag setzt sich zum Ziel die folgenden zentralen Fragen zu untersuchen um ein tieferes Verständnis der Prinzipien und Mechanismen der Knospungsstellen-Assemblierung zu gewinnen:- Gibt es unterscheidbare, stabile Zwischenstufen auf dem Weg zu einer kompetenten Knospungsstelle?- Können wir Feedback-Loops innerhalb und zwischen den einzelnen Assemblierungs-Pfaden identifizieren und beschreiben?- Gibt es Kontrollpunkte und regulatorische Mechanismen die eingreifen, wenn die Assemblierung fehl läuft?- Wie wird die Assemblierung durch den Zellzyklus koordiniert?Dazu enthält der Antrag unterschiedliche Ansätze, wie die Kartierung der Ankunftszeiten der Proteine an der Knospungsstelle, die Entwicklung optogenetischer Methoden und die molekularen Sezierung eines potentiellen Regulationspunktes und einer Feedbackschleife. Die Forschung auf diesem Gebiet steht noch in ihren Anfängen. Ich erwarte auf neue Mechanismen der Selbst-Organisation zu stoßen, die sich auch bei der Bildung komplexer Strukturen in anderen Organismen wiederfinden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen