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Projekt
Signal integration durch Phorphorylierung und Komplexbildung von Bim und Puma
Antragsteller
Professor Dr. Christoph Borner
Fachliche Zuordnung
Pharmakologie
Zellbiologie
Zellbiologie
Förderung
Förderung von 2014 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232935877
Puma ist ein BH3-only Protein der Bcl-2 Familie, welches für verschiedene Apoptose Szenarien benötigt wird. Dies gilt nicht nur für DNA Schädigung, bei der Puma transkriptionell induziert wird, sondern auch für Zelltod durch Virusinfektion, Wachstumsfaktor- oder Zytokinentzug und andere zellschädigenden Stimuli wie z.B. Protein Kinase Hemmung. Eine Fehlregulation von Puma kann daher zur Entwicklung verschiedenster Erkrankungen wie Krebs, Neurodegeneration oder Immunpathologien beitragen. Es wurde gezeigt, dass nach transkriptioneller Induktion durch p53 Puma entweder direkt Bax/Bak aktivieren kann, um eine Perforation der äußeren mitochondrialen Membran zu bewirken, was zur Ausschüttung von Cytochrome c und der Aktivierung von Caspasen führt. Oder aber Puma bindet hochaffin an Bcl-2 Überlebensproteine, um gebundenes Bax/Bak freizusetzen, was sich dann selbst aktivieren kann. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die transkriptionelle Induktion von Puma eine spezielle Situation der Regulation ist. In den meisten Zellen ist Puma bereits deutlich exprimiert und bindet an Bcl-2 Überlebensproteine, um seine pro-apoptotische Wirkung auf Bax/Bak in Schach zu halten. Dazu kommt, dass Puma in gesunden Zellen in hochmolekularen Proteinkomplexen zu finden ist, die um einiges größer sind als einfache Puma:Bcl-2 Dimere. Die Bestandteile dieser Proteinkomplexes und ihre Rolle für Puma Inaktivierung sind bislang unbekannt. Wir wissen auch nicht, wie Puma in solchen Komplexen aktiviert wird, ob dies posttranslationale Modifikationen, die Bindung anderer Proteinpartner und/oder die Freisetzung von Puma aus diesen Komplexen braucht, um dann Bax/Bak zu aktivieren. Zudem wurde zwar festgestellt, dass Puma in gesunden Zellen nicht sehr hoch exprimiert ist, weil es dauernd durch das Proteasome abgebaut wird. Allerdings sind die molekularen Mechanismen dieses Abbau weitgehend unerforscht. In diesem Antrag wollen wir Antworten zu diesen verbleibenden Fragen finden, in dem wir neue Bindungspartner, posttranslationale Modifikationen und Mechanismen des Proteinabbaus von Puma in gesunden und apoptotischen Zellen identifizieren und schauen, wie diese Parameter die pro-apoptotische Funktion von Puma regulieren. Zusätzlich werden wir anhand eines speziellen zellulären Systems (IL-3-abhängige Monozyten) mit Hilfe von genetischen, biochemischen und systembiologischen Methoden versuchen die genauen Schritte zu definieren, wie Puma mit Bcl-2 Überlebensproteinen und Bax/Bak interagiert und mit anderen BH3-only Proteinen wie Bim und Bad kooperiert, um letztendlich MOMP zu bewirken. Unsere Ergebnisse werden zu einem besseren Verständnis beitragen, wie Puma auf dem molekularen Niveau funktioniert, und wie Bax/Bak Aktivierung durch das Zusammenspiel von mehreren Bcl-2 Überlebensfaktoren und BH3-only Proteinen koordiniert wird.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
