Entschlüsselung der molekularen Funktionen des "multitalentierten" Gerüstproteins USH1G/SANS in primären Zilien und dem Zellkern

• Antragsteller: Professor Dr. Uwe Wolfrum
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Augenheilkunde ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521147274

SANS (scaffold protein containing ankyrin repeats and SAM domain) wird vom USH1G-Gen kodiert und dient als zentrales Gerüstmolekül des Proteininteraktoms im Zusammenhang mit dem menschlichen Usher-Syndrom (USH), der häufigsten Form der erblich bedingten kombinierten Taubblindheit. Obwohl Defekte in USH1G/SANS bei den Patienten vor allem zu Funktionsstörungen im Auge und im Innenohr führen, wird es nahezu ubiquitär exprimiert. Frühere Studien haben gezeigt, dass das Gerüstprotein an verschiedenen Zellmodulen und Prozessen beteiligt ist, z. B. am Aufbau mechanosensitiver Signalkomplexe, an der primären Ziliengenese, am intrazellulären Transport, an der Endozytose und am Spleißen von prä-mRNA. In diesem Projekt werden wir uns auf die molekularen Interaktionen und die Dynamik von Prozessen konzentrieren, die mit SANS in primären Zilien und dem Zellkern zusammen-hängen. In unserem Projekt wollen wir die molekulare Funktion von USH1G/SANS in primären Zilien und im Zellkern durch integrative Ansätze entschlüsseln, indem wir verschiedene Methoden aus der Biochemie, der molekularen Zellbiologie und der Biophysik, sowie der molekularen Modellierung kombinieren. Wir werden die Wechselwirkungen mit Ligandenproteinen und deren Bindungskinetik und -eigenschaften an SANS entschlüsseln, die molekulare Dynamik von MLOs und zwischen ihnen in der lebenden Zelle beobachten und die LLPS-Eigenschaften in den MLOs beider Zellorganellen, nämlich der primären Zilienbasis und der Kernspeckles oder Cajal-Körperchen im Zellkern, untersuchen. Wir haben die folgenden spezifischen Ziele: (1) Entschlüsselung der physikalisch-chemischen Grundlagen für die Bindung multivalenter Proteine an SANS. (2) Klärung der Funktion von SANS für die molekulare Dynamik im Zellkern und in den primären Zilien. (3) Evaluierung der SANS-abhängigen molekularen Verbindungen zwischen Zellkern und primären Zilien. (4) Entschlüsselung der Rolle von SANS bei der Bildung von Polymerkondensaten durch LLPS. Mit Hilfe unserer experimentellen Ansätze und der In-silico-Modellierung wollen wir ein umfassendes Bild der molekularen Mechanismen liefern, die der Rolle von SANS bei Protein-Protein-Interaktionen und LLPS zugrunde liegen. Wir erwarten nicht nur neue Erkenntnisse über die gemeinsamen Mechanismen und die Dynamik und das Zusammenspiel von LLPS, sondern auch ein besseres Verständnis der Regulierung des Spleißosoms und der Ziliogenese bzw. Deciliation. Darüber hinaus werden die zukünftigen Ergebnisse die Verbindung zwischen nukleären und ziliären MLOs aufklären. Zudem wollen wir herausfinden, inwieweit Veränderungen bei der Bildung von LLPS und beim "interMLOar"-Austausch krankheitsrelevant sind und der Pathophysiologie des menschlichen Usher-Syndroms zugrunde liegen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen