Erforschung des Wirkungsspektrums der Protease Taspase 1 – Charakterisierung neuer Substratproteine und Untersuchung der Zellzyklusmodulation

• Antragstellerin: Dr. Astrid Hensel
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409946033

Die Threonin Aspartase 1, auch bekannt als Taspase 1, spielt sowohl bei der Entstehung aggressiver Leukämien als auch bei der Bildung solider Tumoren eine wichtige Rolle, weshalb diese hoch konservierte Protease ein vielversprechendes therapeutisches Ziel für die Behandlung von Krebs darstellt.Bekannte Substrate der überwiegend im Zellkern lokalisierten Taspase 1 sind Transkriptionsregulatoren wie das Mixed Lineage Leukemia (MLL)-Protein oder TFIIA. Ein Genom-weites in silico-Screening mit der entsprechenden Schnittstellen-Konsensussequenz führte zur Identifizierung weiterer putativer Zielproteine der Taspase 1. Neben den im Zellkern lokalisierten Taspase 1-Substraten wurden auch 19 putative zytosolische Zielproteine identifiziert. Um ein detailliertes Verständnis des Aktivitätsspektrums der Taspase 1 zu erlangen, wird im Rahmen dieses Projektes die experimentelle Verifizierung dieser zytosolischen Substrate sowie die zellulären Auswirkungen ihrer Spaltung angestrebt.Es ist bekannt, dass Taspase 1 die Zellzyklusprogression zu beeinflussen vermag, wobei die zugrunde liegenden Wirkmechanismen nicht im Detail bekannt sind. Vorversuche konnten CDK-Inhibitoren und weitere Zellzyklus-relevante Proteine in Taspase 1-Immunopräzipitaten identifizieren. Dies führte zur Forschungshypothese, dass die beschriebene Zellzyklusmodulation durch Taspase 1 auch auf Protein-Protein-Interaktionen mit anderen Zellzyklusregulator-Proteinen basiert und nicht nur das Resultat einer durch Taspase 1-Spaltung veränderten Transkriptionsfaktor-Aktivität ist. Um das Taspase 1-Interaktom in Abhängigkeit vom Zellzyklusstatus und von der subzellulären Lokalisation detailliert zu charakterisieren, werden Taspase 1-Komplexe aus verschiedenen Zellzyklusphasen sowie aus zellulären Kompartimenten isoliert und mittels Massenspektrometrie analysiert. Eine Untersuchung der Zellzykluskinetik, die geplante Stabilitätsanalysen der CDK-Inhibitoren in Taspase 1-defizienten Zellen sowie eine komparative Analyse des Differenzierungsmusters von hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen in An- und Abwesenheit der Protease, werden Aufschluss darüber geben, wie Taspase 1 die Zellzyklusprogression beeinflusst und welche Rolle diese Protease bei der Differenzierung von Vorläuferzellen spielt. Die durch das Projekt gewonnenen Erkenntnisse werden nicht nur dazu beitragen, den funktionellen Aktionsradius von Taspase 1 zu definieren, sondern auch die zugrunde liegenden regulatorischen Mechanismen der Taspase 1-Substratspaltung und der Taspase 1-modulierten Zellzykluskontrolle aufzuklären. Diese Erkenntnisse können für therapeutische Strategien im Kampf gegen proliferierende Krebszellen genutzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen