Biochemische Regulation und funktionale Charakterisierung von löslichem ADAM10 und ADAM17

• Antragstellerin: Dr. Franka Scharfenberg
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 469309156

Das Proteom reguliert durch seine dynamische Zusammensetzung den physiologischen Zustand der Zellen und damit den des Gesamtorganismus. Zentrale Schlüsselstellungen nehmen dabei Proteasen ein, welche durch Proteolyse andere Proteine selektiv abbauen oder durch spezifische Spaltung gezielt Funktion und subzelluläre Lokalisierung modifizieren. Durch sogenanntes shedding werden eine Vielzahl bekannter Membranproteine an oder innerhalb der Zellmembran gespalten. In der Folge werden ihre Ektodomänen in den extrazellulären Raum abgegeben, wodurch diese beispielhaft als Liganden für andere Oberflächenrezeptoren systemisch zur Verfügung stehen. Es hat sich gezeigt, dass ein shedding von Wachstumsfaktoren, Zytokinen, Oberflächenrezeptoren und Zell-Adhäsionsmolekülen von grundlegender Bedeutung für vielfältige Signalprozesse ist. Insbesondere die ubiquitär vorkommenden membranständigen Metalloproteasen ADAM10 und ADAM17 aus der ADAM-Familie sind als prototypische sheddasen beschrieben. Aufgrund des komplexen Spektrums von spezifischen als auch gemeinsamen Substraten gelten diese beiden Proteasen als wichtige molekulare Schalter. Dies betrifft Prozesse, wie Entwicklung, Geweberegeneration, Entzündung, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs sowie neurodegenerative Pathologien. Die jeweilige Funktion der beiden Proteasen wird zeitlich und räumlich auf verschiedenen Ebenen reguliert, welche derzeitig in ihrer Komplexität lediglich in Teilen verstanden ist. Ein vernachlässigter Aspekt dabei ist, dass die Ektodomänen dieser beiden Proteasen selbst proteolytisch freigesetzt werden können. Dies wurde bislang hauptsächlich als Mechanismus zur Herunterregulation ihrer Zelloberflächenaktivität interpretiert. Initiale Untersuchungen zur Funktion von löslichen ADAM10/17 legen jedoch eine bisher unterschätzte Funktion als lösliche Proteasen mit erweitertem Substratspektrum innerhalb der Extrazellularmatrix nah. Die zugrundeliegenden Mechanismen, welche das shedding dieser Proteasen regulieren sind bis dato jedoch nur unzureichend aufgeklärt. Um künftig verstehen zu können, wie und wann lösliche ADAM10/17 Proteasen zu physiologischen und/oder pathophysiologischen Zuständen beitragen, soll als Zielstellung dieses Projektes mittels eines multidisziplinären Ansatzes analysiert werden. Dafür werden zellbiologische, biochemische und massenspektrometrische Methoden genutzt, mit denen untersucht wird 1.) welche Mechanismen das Freisetzen der löslichen ADAM10/17 regulieren, 2.) inwieweit sich das Substratspektrum von löslichen und membrangebundenen ADAM10/17 unterscheidet, 3.) ob indirekte und nicht-proteolytische Interaktionen von löslichen ADAM10/17 das Proteom beeinflussen und 4.) welche funktionellen Konsequenzen das erhöhte ADAM17 shedding in Brustkrebszellen hat.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen