Bindungseigenschaften und Signaltransduktion von desmosomalen Cadherinen

• Antragsteller: Professor Dr. Volker Spindler
• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290004423

Desmosomale Cadherine (DCs) sind transmembranäre Adhäsionsmoleküle, die sich innerhalb von Desmosomen, aber auch unabhängig dieser Haftstrukturen in der Zellmembran finden. In den Desmosomen sind DCs intrazellulär an die Plaqueproteine Plakophilin und Plakoglobin gebunden. Das Protein Desmoplakin verbindet die Plaque mit dem Intermediärfilament-Zytoskelett. Diese Konstruktion verleiht Geweben, die wie beispielsweise die Epidermis oder Herzmuskulatur starker mechanischer Belastung ausgesetzt sind, die nötige starke Zell-Zellhaftung. Dies zeigt sich an schweren Erkrankungen, die durch Funktionsverlust der DCs entstehen. Die Bindungseigenschaften von DCs sind in lebenden Zellen sind allerdings weitgehend unbekannt. Ebenso ist die Funktion der extradesmosomalen DCs in der Zellmembran unverstanden. Neue Daten zeigen, dass DCs, zusätzlich zu ihrer Funktion als Adhäsionsmoleküle, das Zellverhalten bindungsabhängig durch Modulation intrazellulärer Signalwege beeinflussen. Hierbei könnten die extradesmosomalen DCs eine wichtige Rolle als Rezeptor spielen. Um diese Funktionen näher zu untersuchen, hat dieser Antrag zum Ziel, die Bindungs- und Signaleigenschaften von DCs durch biophysikalische und biochemische Methoden in lebenden Keratinozyten zu charakterisieren. Wir werden daher (i) die Verteilung, Bindungspartner und Bindungseigenschaften spezifischer DCs mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) und optischen Fallen untersuchen und (ii) bestimmen, ob diese Parameter abhängig von der Verankerung an Plaqueproteinen bzw. dem Zytoskelett sind. Hierzu werden wir murine Keratinozyten aus Knockoutmodellen von Plakoglobin, Desmoplakin sowie Keratin einsetzen. Um die Eigenschaften der DCs als Signalmoleküle zu untersuchen, werden wir (iii) FRET-Sensoren und biochemische Ansätze zur Messung der Aktivität von p38MAPK, RhoA, PKC sowie Src einsetzen und die Bindung spezifischer DC-Isoformen mittels Antikörpern und Peptiden modulieren. Da von diesen Molekülen auch bekannt ist, dass sie die Keratinozytenhaftung regulieren, werden wir schließlich (iv) untersuchen, wie die Verteilung und Bindungseigenschaften von DCs durch diese Signalwege verändert werden. Zusammenfassend werden uns diese Experimente neue Einsichten in die Funktion spezifischer DCs und ihre Rolle als Signalrezeptor sowie als Ziel von intrazellulären Signalwegen vermitteln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweiz