SPP 1464:  Principles and evolution of actin-nucleator complexes

• Fachliche Zuordnung: Biologie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 130241892

Das Aktinzytoskelett ist eine wichtige Determinante in der Ausbildung der zellulären Architektur aller bekannter Lebewesen. Parallel mit der wachsenden Komplexität von einfachen Prokaryoten zu Eukaryoten haben sich auch die Funktionen und Regulationswege des Aktinzytoskeletts vervielfacht. Spezifische Mechanismen haben sich entwickelt, um die neuen strukturellen Anforderungen der interaktiven zellulären Netzwerke des Tier- und Pflanzenreichs zu erfüllen. Trotz seiner fundamentalen zellbiologischen Rolle und seiner großen Bedeutung bei der Entstehung und Therapie menschlicher Erkrankungen blieben viele dem Aktinzytoskelett zugrunde liegenden Regulationsmechanismen lange Zeit unentdeckt. Vor Kurzem jedoch, hauptsächlich beeinflusst durch den revolutionären Wissensgewinn der Genomprojekte unterschiedlichster Organismen, wurden neue Regulationsmechanismen entdeckt, die die Vielfalt der Funktionen des Aktinzytoskeletts widerspiegeln.
Gesteuert durch Signaltransduktionskaskaden bilden sich die Filamente des Aktinzytoskeletts durch die Polymerisation von monomeren Aktin-Proteinen an spezifischen Orten in der Zelle. Durch den Umstand, dass die Aneinanderlagerung von Aktin-Monomeren zu Dimeren und Trimeren - ein Prozess, der als Nukleation bezeichnet wird - thermodynamisch ungünstig ist, und durch die Funktion von aktinbindenden Proteinen gibt es in Zellen keine spontane Aktinpolymerisation. Daher benötigt die Herstellung eines Aktinfilaments Faktoren, die helfen, die kinetische Barriere der Nukleation zu überkommen. Diese Faktoren bezeichnet man als Nukleationsfaktoren.
Ziel des Schwerpunktprogramms ist es, in einem interdisziplinären Netzwerk die Strukturen, Funktionen und regulatorischen Mechanismen der Aktin-Nukleator-Komplexe zu untersuchen. Dabei soll das Schwerpunktprogramm helfen zu verstehen, wie die vielen unterschiedlichen zellulären Aktinstrukturen gebildet werden, mit ihren weit gestreuten Funktionen, die neben der Ausbildung der Zellmorphologie unter anderem die Zellwanderung, die Zellteilung, die Bewegung von Bakterien oder die Ausbildung von Zell-Zell-Kontakten umfassen. Die Ergebnisse sollen helfen, fundamentale Prozesse des Lebens zu verstehen und damit neue Wege für Therapien menschlicher Erkrankungen zu öffnen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: Österreich, Spanien

Projekte

• Actin network architecture in vivo (Antragsteller Small, John Victor )
• Analysis of WASH and a novel WH2 protein in promoting Arp2/3-mediated actin nucleation in Drosophila (Antragsteller Bogdan, Sven )
• Biophysics of actin nucleation (Antragsteller Lamb, Don C. )
• Characterization and membrane targeting of the Spir/formin action nucleator complex (Antragstellerinnen / Antragsteller Kerkhoff, Eugen ;  Schwille, Petra )
• Coordination of the DFG Priority Programme 1464 "Principles and Evolution of Actin Nucleator Complexes" (Antragsteller Kerkhoff, Eugen )
• Defining the mechanism of actin-mediated spindle position sensing in mouse oocytes (Antragsteller Ellenberg, Jan )
• Dissection of formin pathways coordinating polarity with cell migration downstream of Ras signalling (Antragsteller Faix, Jan )
• Evolution of the actin-nucleating machinery (Antragsteller Kollmar, Martin )
• Formation of neuronal dendrite branches: the role of actin nucleators (Antragstellerin Tavosanis, Gaia )
• Macrophage podosomes as integrative models for formin- and Arp2/3-based actin nucleation (Antragsteller Linder, Stefan )
• Mechanism, control and cellular functions of Cobl-mediated actin nucleation (Antragsteller Kessels, Michael Manfred )
• Mechanisms of FHOD1 regulated stress fiber formation (Antragstellerin Nalbant, Ph.D., Perihan )
• Mechanistic Aspects of Actin Polymerization at WH2-proteins: Human Spir and VopF from V. cholerae in Comparison (Antragsteller Zeth, Kornelius )
• Nucleation and polymerization of MreB, the bacterial otholog of actin (Antragsteller Graumann, Peter )
• Regulation and cellular functions of the Arp2/3 nucleation complex in actin-driven chromosome transport in oocyte meiosis (Antragsteller Lénárt, Péter )
• Regulation and function of actin nucleation in the early Drosophila embryo (Antragsteller Großhans, Jörg )
• Regulation of cellular actin dynamics by FMNL subfamily formins (Antragsteller Rottner, Klemens )
• Regulation of the WAVE-complex actin nucleation and physiology (Antragsteller Witke, Walter )
• Relating specific biochemical activities of ADF/cofilin family members to their physiological functions (Antragsteller Faix, Jan )
• Role of the WAVE-complex in the hematopoietic System (Antragstellerinnen / Antragsteller Sixt, Michael ;  Stradal, Theresia )
• Structure-function analysis of mammalian formins FMNL1 and FMNL2 (Antragsteller Geyer, Matthias )
• Synthetic control of actin nucleation in vivo (Antragsteller Wedlich-Söldner, Roland )
• The evolution of actin nucleation - understanding the history of the players (Antragsteller Schultz, Jörg )
• The role of actin nucleators and nucleation promoting factors in nuclear gene expression via MRTF (Antragsteller Posern, Guido )
• We will probe the function of two potential formin-like actin nucleation factors in malaria parasite adhesion and motility using recently developed quantitative imaging tools (Antragsteller Frischknecht, Friedrich )

• Sprecher: Professor Dr. Eugen Kerkhoff