Die Funktion von clathrin-coated plaques bei der Regulierung der Zellmigration

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Georg Kräusslich, seit 1/2022
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 421642503

Clathrin ist ein einzigartiges Gerüstprotein, welches polyedrische Käfige an der Plasmamembran bildet und sich zu flachen und eingekrümmten Gittern aneinanderlagert. Die Funktion der gekrümmten clathrin-coated pits während der Bildung von endozytotischen Strukturen ist gut erforscht. Hingegen bleibt die Rolle der flachen, hexagonalen Clathrin-Strukturen, auch bekannt als Plaques, unklar. Mehrere Forschungsarbeiten deuten an, dass Plaques in Zelladhäsion involviert sind, aber die molekularen Ursachen und Mechanismen, die zur Bildung dieser flachen Clathrin-Gitter führen, sind bisher unbekannt. Zudem ist es notwendig die physiologische Relevanz und Funktion von Plaques zu ermitteln. In der Vorbereitung dieses Forschungsantrages haben wir sowohl die Mechanismen, die zur Plaque Formation führen, als auch deren Funktion während der Zellmigration identifiziert. In migrierenden Zellen werden Fokale Adhäsionen an der sogenannten leading-edge der Zelle in einer koordinierten Art und Weise abgebaut. Mit Hilfe von Lebendzell-Mikroskopie konnten wir zeigen, dass diese Fokalen Adhäsionen von clathrin-coated Plaques ersetzt werden, einen Prozess, den wir als focal-adhesion switch bezeichnen. Wir konnten außerdem demonstrieren, dass die Rekrutierung von Plaques nach dem aktiven Verdau von extrazellulärer Matrix durch Fokale Adhäsionen erfolgt. Unter Zuhilfenahme von 3D-Micropattern oder genetischer Manipulation der proteolytischen Aktivität von Fokalen Adhäsionen konnten wir zeigen, dass Plaques in einer Integrin-abhängigen Art und Weise zu dreidimensionalen, topografischen Strukturen rekrutiert werden, die von Fokalen Adhäsionen geschaffen wurden. Durch Gen-silencing haben wir Eps15/R als einen wichtigen Faktor der Regulation der Plaques-Formation während des focal-adhesion switch identifiziert. Durch Zellmigrationsassays mit Wildtyp Zellen und Zellen deren Eps15/R dezimiert wurde konnten wir eine Korrelation zwischen Direktionalität und Geschwindigkeit der Zelle mit der Fähigkeit von Plaques die extrazellulären, topografischen Strukturen zu erkennen, zeigen. Wir haben sowohl die Ursache als auch die Funktion von Plaques während der Migration identifiziert und behaupten, dass Clathrin-coated Plaques als eine Art Regulator der unkonventionellen, kollektiven Zellmigration agieren könnten und zwar in einer Zell-zu-Zell Kontakt unabhängigen Weise. Dieser Forschungsantrag gründet auf den zuvor genannten, vorläufigen Ergebnissen und zielt darauf folgende offene Fragen zu beantworten: Was sind die molekularen/biophysikalischen Signale, die Clathrin Rekrutierung während des focal-adhesion switch und der Zellmigration antreibt? Was sind die molekularen Komponenten, die die Clathrin-Hülle in einem Clathrin coated Plaque stabilisieren? Wie regulieren Plaques die Zellmigration?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Steeve Boulant, bis 12/2021