Untersuchungen zur Bildung und Dynamik von RBPJ Transkriptionsfaktor-Komplexen mittels Einzelmolekülmikroskopie in lebenden Zellen

• Antragsteller: Professor Dr. Christof Gebhardt; Professor Dr. Franz Oswald
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427512076

Der Notch Signalweg übermittelt Informationen über spezifische Zell-Zell Wechselwirkungen an das zugehörige Transkriptionsprogramm und spielt eine wichtige Rolle in der Regulation der Gewebe-Differenzierung und -Homöostase. Ein dereguliertes Notch-Signal ist mit schweren, oft auch malignen Erkrankungen assoziiert. Nach extrazellulärer Aktivierung und Spaltung gelangt die intrazelluläre Notch Domäne (NICD) in den Zellkern, wo sie einen Multi-Proteinkomplex um den Transkriptionsfaktor RBPJ bildet und Notch Zielgene aktiviert. Ist der Notch Signalweg inaktiv, reprimiert RBPJ Notch Zielgene indem andere Kofaktoren rekrutiert werden. Während der generelle Ablauf des Notch Signalwegs intensiv untersucht ist, fehlen wichtige kinetische Informationen zur Komplexbildung und zur Notch Zielgenaktivierung und Repression. So ist zum Beispiel unklar, ob der Wechsel von einem reprimierenden zu einem aktivierenden Komplex über einen Verdrängungsprozess zwischen NICD und Korepressoren erfolgt, und ob sich das unterschiedliche Regulationsverhalten von RBPJ in unterschiedlichen DNA-Bindungs-eigenschaften von Repressor- versus Aktivator-Komplexen widerspiegelt. In diesem Antrag zielen wir darauf ab, die kinetischen Grundlagen des Notch Signalwegs zu verstehen, insbesondere die der Bildung des Repressor- und Aktivatorkomplexes und des zeitlichen Verlaufs der Notch Zielgenaktivierung. Wir werden quantitative Einzelmolekülfluoreszenz-Tracking Experimente in lebenden Zellen durchführen um kinetische Informationen zu erhalten, und dazu modernste biochemische und optogenetische Methoden anwenden um den Notch Signalweg zu aktivieren und seinen zeitlichen Verlauf zu bestimmen. Weiterhin wollen wir untersuchen welchen Einfluss Tumor-assoziierte Notch Mutationen auf diese kinetischen Parameter ausüben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen