Analyse der Keratindynamik im frühen Mausembryo: Regulatorische Mechanismen und funktionelle Konsequenzen

• Antragsteller: Professor Dr. Rudolf E. Leube; Professor Dr. Thomas Magin
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie ; Entwicklungsbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 246841058

Das epitheliale Keratin-Zytoskelett erfüllt im Zusammenspiel mit Desmosomen und dem Aktin-Zytoskelett essentielle Aufgaben bei der Zelladhäsion und nimmt über assoziierte Proteine an zelltyp-spezifischen Funktionen teil. Die Architektur des Keratin-Zytoskeletts und seine Interaktionen werden als Reaktion auf intra- und extrazelluläre Signale durch Mitglieder der Src-, PKCalpha und MAPK-Familienmitglieder räumlich und zeitlich gesteuert. Trotz der gut dokumentierten Bedeutung der Kera-tine für die Embryonalentwicklung, Wundheilung und Tumorprogression ist die Bildung und Dynamik des Keratin-Netzwerks bisher nur in vitro untersucht worden. Die erstmalige Ausbildung des Kera-tinzytoskeletts, seine Abhängigkeit von Desmosomen und Aktin, Dynamik und Regulation dieses Prozesses sowie der Einfluss der Keratindynamik auf Differenzierungsprozesse, Adhäsion und Invasion konnten bisher nicht in vivo untersucht worden.Das Ziel des Antrags ist die Aufschlüsselung der Interaktionen zwischen dem Keratinfilament-Netzwerk, Desmosomen und dem Aktinsystem im physiologischen Kontext des entwickelnden Mau-sembryos. Das Projekt baut auf einer umfangreichen Kooperation der Antragsteller zur Regulation des Keratin-Netzwerks in Keratinozyten. Hier wollen wir nun die Neubildung des Keratin-Netzwerks als auch seine Dynamik, Funktion und Regulation im Trophektoderm lebender Mausembryonen vor und während der Implantation untersuchen. Hierzu sollen von uns hergestellte knock-in Mäuse verwendet werden, die fluoreszierendes Keratin 8 K8-YFP produzieren und damit erstmalig die Analyse der Kera-tin-Netzwerk-Organisation im lebenden Organismus ermöglichen.Wir wollen frühe Embryonen und Trophoblast-Zell-Linien dieser knock-in Mäuse verwenden, um die folgenden Forschungsziele zu verfolgen:1. Analyse der de novo-Bildung von Keratin-Netzwerken in lebenden murinen Embryonen2. Untersuchung der dynamischen Veränderungen und funktionellen Bedeutung des Keratin-Desmosomen-Systems im Trophoblasten für Implantation und Invasion3. Analyse der molekularen Mechanismen, die die Keratin-Organisation und Keratin-Interaktion be-stimmen unter Verwendung von pharmakologischen und genetischen Versuchsansätzen in kultivierten Trophoblasten und reifenden Blastozysten.Wir erwarten, dass die Verwendung des leicht zugänglichen in vivo Modellsystems zu neuen mecha-nistischen Einsichten in die zeitlichen und räumlichen Determinanten des Keratin-Zytoskeletts führen wird. Langfristig wird unser Ansatz die Grundlage für Untersuchungen zur dynamischen Regulation der Keratine während der Wundheilung und Tumormetastasierung schaffen. Das Verständnis der zugrundeliegenden Prinzipien der Keratin-Desmosomen-Umstrukturierung wird vermutlich zur Identifi-zierung neuer therapeutischer Targets führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen