Ubiquitin-abhängige und -unabhänggige Funktionen von Myosin VI - Charakterisierung eines molekularen Motorproteins in der DNA-Replikation und -Reparatur sowie in Immunsignalwegen

• Antragsteller: Dr. Hans-Peter Wollscheid
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408799149

Unkonventionelle Myosine sind molekulare Motorproteine, die sich auf dem Aktin-basierten Zytoskelett bewegen. Neben strukturgebenden Funktionen sind diese Proteine für die Übertragung mechanischer Kräfte und für den intrazellulären Transport verantwortlich. Myosin VI nimmt dabei eine Sonderrolle ein, da es sich im Vergleich zu allen anderen Myosinen in die entgegengesetzte Richtung fortbewegt. Myosin VI ist an einer Vielzahl von Signal- und Transportvorgängen (Endozytose, Sekretion, Autophagie, etc.) beteiligt, wobei seine Fehlregulation bereits in diversen Krankheiten beschrieben ist. In Prostata- und Ovarialkarzinomen gehört myosin VI zu den am stärksten hochregulierten Genen. Außer im Zytoplasma ist Myosin VI auch im Zellkern nachweisbar; die Relevanz dieser nukleären Fraktion ist jedoch weitestgehend unverstanden. Während meiner ersten Postdoc-Phase konnte ich zwei Ubiquitin-Bindedomänen (UBD) innerhalb von Myosin VI identifizieren. Durch alternatives Spleißen kann die Zelle mindestens drei Myosin VI-Isoformen generieren, die sich nur in der Region zwischen den beiden UBDs unterscheiden. Über Interaktions-Analysen konnten wir zeigen, dass eine bestimmte Isoform vorrangig mit nukleären Proteinen interagiert. Interessanterweise exprimieren die oben genannten Krebstypen selektiv diese Isoform, was darauf hindeutet, dass speziell die nukleären Funktionen von Myosin VI bei der Entstehung von Krebs eine wichtige Rolle spielen. In weiterführenden Experimenten im Labor von Prof. Helle Ulrich (in Kollaboration mit der Arbeitsgruppe von Dr. Petra Beli) konnte ich zeigen, dass nukleäres Myosin VI überwiegend mit Proteinen interagiert, die an fundamentalen Prozessen wie DNA-Replikation,–Reparatur und Immunsignalwegen beteiligt sind. Darüber hinaus konnte ich in Zellkulturexperimenten demonstrieren, dass Myosin VI genau in diesen Signalwegen wichtige Funktionen einnimmt, wobei ich zum ersten Mal zeigen konnte, dass Myosin VI in Folge von DNA-Schädigungen in filamentären Strukturen im Nukleus lokalisiert.Diese Arbeit soll dazu dienen, bisher kaum verstandene Funktionen von Myosin VI im Zellkern aber auch im Zytoplasma zu erforschen und dabei aufzuklären, welche Rolle Myosin VI in der Regulation von Immunsignalwegen und der DNA-Replikation und -Reparatur einnimmt. Die genaue Charakterisierung der Ubiquitin-abhängigen Prozesse soll Einblicke in die molekularen Mechanismen der Myosin-regulierten Signalwege ermöglichen. Die aus diesem Projekt gewonnen Ergebnisse werden helfen zu verstehen, ob und wie das Aktin-Zytoskelett über Myosin VI Signale in den oder innerhalb des Zellkerns transportiert. Zu erwarten sind dadurch neue Erkenntnisse über die Wechselwirkung des Zytoskeletts mit dem Chromatin und seinen Einfluss auf die Dynamik nukleärer Prozesse. Auf lange Sicht soll dieses Projekt auch eine Grundlage schaffen, die pathologischen Ursachen bei der Entstehung von Prostata- und Ovarialkarzinomen zu verstehen und folglich besser bekämpfen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen