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Projekt
Molekulare Aktivierung und Aktivität des BH3-only Proteins Bim
Antragsteller
Professor Dr. Georg Häcker
Fachliche Zuordnung
Pharmakologie
Förderung
Förderung von 2014 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232935877
BH3-only Proteine sind die initialen Auslöser mitochondrialer Apoptose innerhalb der Bcl-2-Familie. Wie BH3-only Proteine jedoch selbst aktiviert werden, ist in vielen Fällen unklar. Bim ist eines der prominentesten BH3-only Proteine. Bim spielt eine wesentliche Rolle in der Regulation des Überlebens im hämatopoetischen System und hat die Funktion eines Tumorsuppressors in vielen Zelltypen. Bim ist in der Lage, Bax/Bak direkt zu aktivieren und kann alle anti-apoptotischen Bcl-2-artigen Proteine inhibieren. Bim ist in wahrscheinlich allen Zellarten konstitutiv exprimiert. Obwohl Situationen bekannt sind, in denen ein Zuwachs an Bim-Proteinspiegeln mit Bim-induzierter Apoptose korreliert, kann Bim in anderen Fällen ohne eine solche Proteininduktion aktiv werden, was eine post-translationale Regulation nahelegt. Wir haben den Befund erhoben, dass Bim in der Außenmembran der Mitochondrien durch Bindung an Dynein light chain 1 (DLC1) dimerisiert, was zur Ausbildung großer Proteinkomplexe führt. Weitere Experimente mit intakten Zellen, isolierten Mitochondrien und Liposomen weisen darauf hin, dass DLC1-Bindung an Bim hinreichend ist für die Ausbildung der großen Komplexe und gleichzeitig überraschenderweise notwendig ist für eine effiziente Bindung von Bim an Bcl-2-artige Proteine sowie die Inhibition von Bim durch diese Proteine. Die großen Komplexe haben wenig oder keine pro-apoptotische Aktivität, liegen in allen untersuchten Zellen vor und scheinen anti-apoptotische Bcl-2-Proteine einzuschließen. In diesem Projekt wollen wir zwei Ziele verfolgen, um die Regulation von Bim zu verstehen. Im ersten Teil werden wir eine Reihe von biophysikalischen, biochemischen und mikroskopischen Techniken einsetzen, um die molekulare Struktur der beobachteten Komplexe aufzuklären. Die Experimente haben das Ziel, Stöchiometrie, Aktivität und Dynamik der großen, Bim-enthaltenden Komplexe sowie die Struktur von Bim in diesen Komplexen aufzuklären. Im zweiten Teil wollen wir ein Verständnis der molekularen Hintergründe von Bim-Aktivierung bzw. -Inhibition in diesen Komplexen erreichen. Wir werden den Status und die Auflösung der Komplexe in intakten Zellen und als Antwort auf pro-apoptotische Stimuli verfolgen. Rekrutierung und Rolle von Bcl-2-artigen Proteinen bei der Ausbildung und Auflösung der Komplexe werden weiter untersucht werden. In Modellen von Apoptoseinduktion und Lymphozytendifferenzierung werden wir die Bedeutung der Komplexbildung für das Überleben von Zellen von Mensch und Maus prüfen. Wir glauben, dass diese Studien einen neuen Mechanismus der Regulation des BH3-only Proteins Bim aufklären werden, der als ein Beispiel dafür dienen könnte, andere BH3-only Proteine sowie die Aktivierung des Bcl-2-Systems an den Mitochondrien zu verstehen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
