Regulation und Funktion nukleärer Aktinpolymerisation

• Antragsteller: Professor Dr. Robert Grosse
• Fachliche Zuordnung: Pharmakologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271359746

• Erstellungsjahr: 2020

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Aktinzytoskelett reguliert viele wichtige zelluläre Prozesse wie Motilität, Transport, Kontraktilität und Polarität. Die Regulation und Funktion von Aktin im Zellkern sind jedoch wenig gut verstanden. Wir konnten in diesem Projekt ein dynamisches Aktinzytoskelett in den neu-gebildeten Tochterzellkernen am Ende der mitotischen Zellteilung identifizieren, welches für die Zunahme der Kerngröße und somit der Kernexpansion in der frühen G1-Phase des Zellzyklus fördert und mit einer Dekondensierung der Chromatindichte einhergeht. Damit spielt dieser Prozess für die Ausbildung eines funktionellen Zellkerns nach der Mitose und damit der postmitotischen Genomorganisation eine wichtige Rolle. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob dieser Mechanismus auch im Gewebekontext und für die zelluläre Differenzierung, Entwicklung oder Tumorprogression eine Rolle spielt. Des weiteren konnten wir zeigen, das physiologische Liganden G-Protein-gekoppelter Rezeptoren über nukleäres Kalzium eine schnelle Aktinantwort im Zellkern auslösen. Hierbei spielt das Krankheits-relevante Formin INF2 eine Schlüsselrolle. Eine Konsequenz dieses Signalweges ist es, Liganden-vermittelt über das Aktinzytoskelett die Chromatindynamik zu beeinflussen. Somit könnne Liganden und Pharmaka G- Protein-gekoppelter Rezeptoren eine direkte Aktinantwort im Zellkern auslösen, um schnelle Chromatinveränderungen zu steuern. Die genauen Charakteristika und Konsequenzen dieser Kalzium/Aktin-abhängigen Chromatinveränderungen soll zukünftig weiter untersucht werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2017) A transient pool of nuclear F-actin at mitotic exit controls chromatin organization. Nat. Cell Biol., 19:1389-1399
  Baarlink C., Plessner M., Sherrard A., Morita K., Misu S., Virant D., Kleinschnitz E- M., Harniman R., Alibhai D., Baumeister S., Miyamoto K., Endesfelder U., Kaidi A. and Grosse R.
  
• (2019) GPCR-induced calsium transients trigger nuclear actin assembly for chromatin dnamics. Nat. Commun., 10, 5271
  Wang Y., Sherrard A., Thao B., Melak M., Trautwein J., Kleinschnitz E-M., Tsopoulidis N., Fackler OT., Schwan C. and Grosse R.
  
• (2019) Nuclear actin filaments in DNA repair dynamics. Nat. Cell Biol. 21:1068-1077
  Caridi CP., Plessner M., Grosse R. and Chiolo I.