Analyse der Struktur-Funktion Beziehungen von Membran-inserierten FGF2 Oligomeren - eine Einzelmolekülstudie

• Antragsteller: Professor Dr. Walter Nickel
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Biophysik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431810549

FGF2 ist ein kritischer Stimulator der Tumor-induzierten Angiogenese. Obwohl FGF2 seine Funktion im extrazellulären Raum ausübt, enthält dieses Protein kein Signalpeptid für den ER/Golgi vermittelten sekretorischen Transportweg. Stattdessen wird FGF2 direkt über die Plasmamembran in den extrazellulären Raum transloziert. Der molekulare Mechanismus sowie molekulare Komponenten dieses unkonventionellen Sekretionsweges konnten in den letzten Jahren identifiziert werden. Dabei ist die Sekretion von FGF2 von sequentiellen Interaktionen mit ATP1A1, Tec Kinase und dem Membranlipid PI(4,5)P2 an der inneren Lipidmonoschicht der Plasmamembran abhängig. Die Interaktion von FGF2 mit dem Phosphoinositid PI(4,5)P2 löst eine Multimerisierung aus, die zur Bildung von Membran-inserierten FGF2 Oligomeren führt, die eine Membranpore induzieren. Durch die Bildung dieser Membran-durchspannenden Komplexe können Heparansulfatketten auf der extrazellulären Seite der Plasmamembran FGF2 Oligomere disassemblieren, was zur Translokation von FGF2 auf die Zelloberfläche führt. In unseren bisherigen Studien konnten wir erste Einblicke in die Struktur-Funktion Beziehungen Membran-inserierter FGF2 Oligomere durch Einzelmolekülspektroskopie gewinnen. Die in diesem Antrag beschriebenen Vorhaben bauen direkt auf diesen Ergebnissen auf und zielen auf (i) die Bestimmung des genauen oligomeren Zustandes von FGF2 als Membran-durchspannender Komplex, (ii) die Klärung der Rolle von ATP1A1 bei der Bildung von Membran-inserierten FGF2 Oligomeren und (iii) die Analyse der Funktion von Heparansulfaten bei der Bildung dieser Translokationsintermediate ab. Hierfür werden wir biochemische Rekonstitutionssysteme in Verbindung mit hochentwickelten Einzelmolekülspektroskopieverfahren verwenden. Diese Arbeiten werden neue, detaillierte Einblicke in diesen Prozess gewähren und damit unser Verständnis der Membrantranslokation von FGF2 vertiefen. Hierdurch wird sich letztlich ein genaues Bild ergeben, auf welche Weise Tumorzellen in der Lage sind, FGF2 durch einen von ER und Golgi-Apparat unabhängigen Weg in den extrazellulären Raum zu transportieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation
• Kooperationspartner: Dr. Radek Sachl