Die Funktion kortikaler Formine bei der Motilität stark adhärenter Zellen

• Antragsteller: Professor Dr. Jan Faix
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321587294

Der Aktin-Kortex ist eine dünne Schicht aus vernetzten Aktin- Filamenten, Nicht-Muskel-Myosin II und assoziierten Proteinen unter der Plasmamembran von eukaryotischen Zellen. Der Aufbau sowie Kontraktion und Mechanik dieser Struktur sind maßgeblich für die Ausbildung der Zellform verantwortlich und spielen somit eine zentrale Rolle bei verschiedenen Prozessen wie Migration, Zellteilung oder Morphogenese. Bisher konnten wir zeigen, dass die Integrität des Zellkortex in Dictyostelium durch drei kortikale Formine abgesichert wird. Konservierte Funktionen können nun auch auf synergistische Aktivitäten von mDia1 und mDia3 in verschiedenen Säugetierzelltypen zurückgeführt werden. Allerdings zeigten Zellmigrationsanalysen all dieser Formin-Mutanten, dass Zellkortexdefekte in stark adhärenten NIH 3T3 Zellen die relative Migrationsrate in einem viel größeren Ausmaß beeinflussen, als dies bei weniger adhäsiven Zelltypen der Fall ist. Die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften und der Mechanismen, die mit dem Verlust dieser kortikalen Formine in den stark adhäsiven NIH 3T3 Fibroblasten einhergehen, ist daher eines der Hauptziele dieses Folgeantrags. Um die zelluläre Funktion und die Synergie von Forminen bei der Regulation des Zellkortex vollständig zu verstehen, ist es zudem absolut unerlässlich, alle an diesem Prozess beteiligten Formine zu kennen. Aufgrund des Fehlens eines ausgeprägten Zytokinese-Defektes in mDia1/3-KO-Zellen ist es deshalb mehr als wahrscheinlich, dass die Funktionalität des Zellkortex in tierischen Zellen durch mindestens ein zusätzliches Formin unterstützt wird. Der denkbarste Kandidat ist der Rho-Effektor mDia2. Daher streben wir weiterhin an, mDia2-defiziente NIH 3T3 Fibroblasten mit Hilfe der CRISPR/Cas9-Technologie zu generieren, um die Funktion dieses verbleibenden Formins aus der mDia-Unterfamilie bei der Zellmigration und Kortexregulation zu beurteilen. Die Aufschlüsselung der Forminfunktion in der Zellkortexmechanik in tierischen Zellen ist zweifellos eine anspruchsvolle Aufgabe, wir gehen aber davon aus, dass die Untersuchung mit verschiedenen komplementären Ansätzen, einschließlich ausgefeilter biophysikalischer, umfassender zellbiologischer Analysen und hochauflösender Mikroskopie von Knockout-Zelllinien wie im Arbeitsprogramm spezifiziert, wesentliche und weitreichende Auswirkungen auf unser Verständnis des Zellkortexaufbaus und der Zellmechanik haben wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen