Identifizierung neuer intrazellulärer Funktionen der Thrombospondin Protein Familie und Charakterisierung der Beteiligung am Protein Transport vom endoplasmatischem Retikulum (ER) beziehungsweise Sekretion und Aktivierung der ER Stressantwort mithilfe von in vivo und in vitro Modellen.

• Antragsteller: Dr. Tobias Schips
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie ; Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253341488

Thrombospondin (TSP) Proteine sind matrizelluläre Proteine und typischerweise mit verschiedenen extrazellulären Funktion assoziiert. Speziell nach einer Verletzung ist der Herzmuskel auf einen Umbau und Neubildung der extrazellulären Matrix (ECM) angewiesen, um die strukturelle Integrität und Funktion aufrecht zu erhalten. Diese Studie versucht neue funktionelle Aspekte der TSP Proteine im murinen Herz aufzuklären. Im Gegensatz zu der offensichtlichen Hypothese, dass TSP Proteine in der ECM fungieren um den Herzumbau zu beeinflussen, wiesen unsere jüngsten Studien darauf hin, dass die TSP Proteinfamilie in einer völlig neuen Art und Weise die ECM Proteinproduktion, -Modifikation, -Transport und -Sekretion im inneren der Zelle beeinflusst. Deshalb, besteht unsere Hypothese daraus, dass die TSP Proteinfamilie eine kritische intrazelluläre Funktion in der Proteinqualitätskontrolle, Sekretion und Organisation von ECM Komponenten besitzt. Desweitern werden wir die potenziellen Unterschiede zwischen den 4 primären TSP Familienmitgliedern untersuchen, da diese gemeinsame aber auch individuelle funktionelle Domänen besitzen. Dieser Antrag ist in zwei Ziele aufgeteilt: i) Erforschung der spezifischen Funktionen der 2 primären TSP Familienmitgliedern während Herzkrankheiten und ii) Ermittlung ob jedes TSP Protein die Funktion des endoplasmatischen Retikulums (ER) durch activating transcription factor 6 (ATF6) reguliert. i) Der funktionelle Vergleich der zwei TSP Untergruppen (A: TSP1/2; B: TSP3/4) und die Aufklärung ihrer Beteiligung an der Homöostase des Herzens und während Krankheiten wird beispielhaft an TSP1 für Gruppe A und TSP3 für Gruppe B untersucht. Mäuse mit herzspezifischer TSP Überexpression und die entsprechenden Knockout Mäuse werden verwendet, um die Funktionen der beiden Proteine in vivo aufzuklären. ii) Im Gegensatz zu vorhergehenden Erkenntnissen wurde im Labor des Sponsors gezeigt, dass TSP Proteine eine primäre Funktion innerhalb der Zelle am Proteintransport,- Qualitätskontrolle und Vermittlung einer protektiven ER Stressantwort durch Interaktion mit ATF6 besitzen. Unabhängig davon ist es noch immer kontrovers diskutiert, ob ER-Stress während Herzkrankheiten nützlich oder schädlich ist. In dieser Studie wird das Zusammenspiel, zwischen TSP Proteinen und ATF6 und die funktionelle Rolle dieser Interaktion im Herzen, mittels Knockout- und Überexpressionsmodellen untersucht. Der Mechanismus, wie TSP Proteine die Qualitätskontrolle und den Transport beziehungsweise die Sekretion von Proteinen beeinflussen, wird mittels TSP defizienten murinen embryonalen Fibroblasten (MEF) in vitro untersucht. Die spezifischen Proteindomänen, die für das Zusammenspiel von TSP Proteinen und ATF6 verantwortlich sind und zu einer Aktivierung einer protektiven ER-Stress Antwort führen, werden mittels Überexpression von einzelnen TSP- beziehungsweise ATF6- Domänen in TSP oder ATF6 defizienten MEFs untersucht.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Jeffery D. Molkentin