Subzelluläre Verteilung, Trafficking und Signaltransdukttion von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren für Energiemetabolite

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Claudia Stäubert
• Fachliche Zuordnung: Pharmakologie ; Endokrinologie, Diabetologie, Metabolismus
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 407707190

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) stellen die größte Superfamilie von Transmembranrezeptoren dar. Allerdings gibt es zunehmend Hinweise darauf, dass GPCR nicht nur von der Plasmamembran, sondern auch von intrazellulären Kompartimenten aus ihr Signal vermitteln. Der Aspekt einer Signaltransduktion vom Inneren der Zelle aus ist im Zusammenhang mit metabolite-sensing GPCR (msGPCR), die durch (intrazellulär synthetisierte) metabolische Intermediate zentraler Energiestoffwechselprozesse, wie Glykolyse, Citratzyklus und Fettsäureoxidation aktiviert werden, von großer Relevanz. Mit dieser Studie werden wir unsere Bemühungen fortsetzen zu verstehen, ob und wie ausgewählte msGPCRs, die in intrazellulären Kompartimenten vorkommen, von dort aus ihr Signal transduzieren. Als ein repräsentativer msGPCR, steht der Succinatrezeptor im Fokus, für welchen wir die Mechanismen verstehen möchten, welche seiner Aktivierung, Signaltransduktion und seinem Trafficking, abhängig von seiner Lokalisierung, zugrunde liegen. Der Succinatrezeptor weist eine starke Verbindung zum intrazellulären Metabolismus auf und sein Agonist Succinat gewinnt zunehmend Bedeutung als Onkometabolit. Aus diesem Grund beabsichtigen wir einen Sensor zu entwickeln, der die Detektion von Succinat in lebenden Zellen ermöglicht. Auf der anderen Seite erweitern wir unseren Fokus auf den Oxoeicosanoidrezeptor und seine evolutionär nah verwandte Familie der Hydroxycarboxylsäurerezeptoren (HCAR). Der Oxoeicosanoidrezeptor weist einzigartige strukturelle Besonderheiten, eine ungewöhnliche subzelluläre Verteilung auf und ist bisher nur wenig verstanden. Unser Ziel ist es zu verstehen, welche Komponenten in die Signaltransduktion und das Trafficking dieses Rezeptors im Vergleich zu den msGPCR der HCAR Familie involviert sind. Wir werden ein breites Spektrum an Methoden nutzen, inklusive von BRET/FRET-Analysen, dynamischer Massenumverteilung, multiparametrischer Surface Plasmon Resonance (Oberflächenplasmonresonanz) Analysen in Kombination mit verschiedenen Signaltransduktion-Assaysystemen und Mikroskopietechniken, um die herausfordernde Frage einer Lokalisierungs-abhängigen Signaltransduktion sowie Traffickings dieser msGPCR zu adressieren. Unsere Ergebnisse werden das Wissen über ausgewählte, durch Stoffwechselintermediate aktivierte, GPCR fundamental bereichern und weitere Hinweise auf deren „nicht-Plasmamembran-gebundene“ Funktion liefern. Letztlich wird aus unserer Studie ein erweitertes Verständnis der molekularen Mechanismen und strukturellen Anforderungen von msGPCRs resultieren, welche Rückschlüsse auf die (Lokalisierungs-abhängige) Signaltransduktion, das Trafficking und die Pharmakologie von msGPCR erlauben. Diese Ergebnisse werden von großem Wert für die Einschätzung ihres Potenzials als Angriffspunkte für die Entwicklung anti-inflammatorischer oder anti-tumoraler Therapeutika sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen