Identifikation und funktionelle Charakterisierung von Piezo2-Multiproteinkomplexen im Kontext der Mechanotransduktion

• Antragstellerinnen / Antragsteller: David Gomez Varela, Ph.D.; Professorin Dr. Manuela Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282480207

Unsere Sinneswahrnehmung ist mannigfaltig. Die Fähigkeit, sowohl die sanfte Berührung einer Mutter, als auch einen spitzen Nagel wahrzunehmen und zu kodieren, ist entscheidend für das Überleben. Allerdings stellt die Mechanoperzeption, also die Fähigkeit mechanische Reize wahrzunehmen, den am wenigsten verstandenen Sinn bei Wirbeltieren dar. Im somatosensorischen Systems von Wirbeltieren beruht der Tastsinn auf der Aktivierung von spezialisierten mechanosensitiven Nervenzellen, die Haut und innere Organe innervieren. Diese Nervenzellen exprimieren verschiedene Proteine, darunter auch mechanisch aktivierte Ionenkanäle, und sind daher in der Lage solche Reize zu detektieren. Mechanische Stimulation veranlasst die Öffnung dieser Ionenkanäle und der dadurch bedingte Ionenfluss stellt den ersten Schritt in der Umwandlung mechanischer Reize in elektrische Impulse dar. Trotz intensiver Forschungsbemühungen ist die molekulare Identität dieser mechanisch gesteuerten Ionenkanäle im somatosensorischen System von Wirbeltieren weitgehend unbekannt. Unter den wenigen Kandidaten stellen die erst kürzlich entdeckten Piezo1 und Piezo2 Ionenkanäle eine neue Familie von mechanisch aktivierten Ionenkanälen dar. Piezo2 ist in somatosensorischen Nervenzellen angereichert, wo er für den schnell inaktivierenden Mechanostrom verantwortlich ist. Dementsprechend wirkt sich eine Verminderung von Piezo2 in Mäusen auf deren Tastsinn aus. Die Folgen einer Aktivierung von Piezo2 Ionenkanälen hängen höchstwahrscheinlich von regulierenden assoziierten Proteinen sowie von der Art der Nervenzelle und den subzellulären Mikrodomänen, in welchen sie exprimiert werden, ab. All diese Aspekte sind derzeit unerforscht.Ziel dieses Projektvorschlags ist es, mit Piezo2 assoziierte Proteinkomplexe zu identifizieren und auf ihre Relevanz für den Tastsinn in Mäusen zu untersuchen. Zu diesem Zweck werden wir quantitative Massenspektrometrie, Verhaltensparadigmen an Mäusen, Elektrophysiologie und in vivo Manipulation von Proteinen in Mäusen kombinieren. Dadurch sollte es uns möglich sein, neue molekulare Komponenten des mechanosensitiven Apparats in somatosensorischen Nervenzellen zu identifizieren und damit einen Beitrag zu unserem Verständnis des Tastsinns in Wirbeltieren zu leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen