Die Aktin-Bindeproteine Calponin 2 und 3: Effektoren von Wnt/PCP vermittelter Zellmigration und Neuralrohrschluss

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Blum
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321791725

Die Gestaltbildung während der Embryogenese wird durch dynamische Veränderungen des Aktin-Zytoskeletts gesteuert. Neuralleistenzellwanderung und Neuralrohrschluss sind zwei solche morphogenetischen Prozesse, die ihrerseizts durch den Wnt/PCP (planar cell polarity) Signalweg reguliert werden. Die drei Vertreter der Calponin (Cnn) Genfamilie kodieren hoch konservierte aber nur unzureichend charakterisierte Aktin-Bindeproteine. In vitro Studien haben gezeigt, dass Calponine dynamische Veränderungen des Aktin Zytoskeletts modulieren können. Ihre physiologischen Funktionen sowie übergeordnete Regulatoren sind bisher aber weitgehend unbekannt.Unsere publizierten Vorarbeiten zeigen, dass Cnn2 für die Auswanderung von Neuralleistenzellen (NLZ) im Huhn- und Froschembryo notwendig ist. In Abhängigkeit des Wnt/PCP Mediators RhoA Kinase (ROCK) ist Cnn2 Protein subzellulär nur an der Frontseite auswandernder NLZ zu finden. ROCK-Aktivität, die selbst am gegenüberliegenden hinteren Ende auswandernder NLZ lokalisiert ist, führt zum Abbau von Cnn2. Unveröffentlichte Vorarbeiten zur Funktion von Cnn3 legen ebenfalls eine Rolle bei der NLZ Wanderung und Differenzierung in Xenopus und Hühnchen nahe. Darüber hinaus ist Cnn3 für den Neuralrohrschluss notwendig. Funktionsverlust führt zu Neuralrohrschlussdefekten und einer veränderten Morphologie von Zellen der Neuralplatte. Die zentrale Hypothese des vorliegenden Antrags lautet aufgrund dieser Vorarbeiten, dass Cnn2 und Cnn3 als Mediatoren von Wnt/PCP/ROCK Signaltransduktion die Aktindynamik bei der NLZ Wanderung und beim Neuralrohrschluss steuern.Zur Untersuchung der Funktion und Regulation von Cnn2 und Cnn3 beabsichtigen wir (I) ROCK-Zielsequenzen in Cnn2 zu bestimmen, die für die polarisierte Expression verantwortlich sind; (II) die physiologische Relevanz der ROCK-abhängigen Polarisierung und eventuelle proteasomale Abbauwege zu untersuchen; (III) die Rolle von Cnn3 bei der NLZ-Wanderung und Differenzierung aufzuklären; (IV) Wnt/PCP-abhängige Prozesse beim Neuralrohrschluss zu charakterisieren. Dazu werden state-of-the-art embryologische, molekulare und zellbiologische Ansätze verfolgt, Hühnchen und Froschembryonen sowie eine konditionale Cnn3 Mauslinie in vivo und ex vivo untersucht.Aufgrund unserer Vorarbeiten und des vorliegenden experimentellen Plans erwarten wir, dass es mit diesem Projekt gelingt, Cnn2 und Cnn3 als neue und essentielle Vermittler zwischen Wnt/PCP Signaltransduktion und Aktindynamik bei der NLZ-Wanderung und beim Neuralrohrschluss nachzuweisen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel