Untersuchung der Interaktion und kollaborativen Funktion von Basalmembran und Schlitzmembran in Drosophila

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Tobias Hermle
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 539635640

Glomeruläre Erkrankungen bedingen den größten Teil des chronischen Nierenversagens. Zielgerichtete Therapieformen stehen aufgrund des unzureichenden Verständnisses der komplexen Pathogenese häufig nicht zur Verfügung. Die entscheidenden Schichten der Filtrationsbarriere sind die glomeruläre Basalmembran und die Schlitzmembran. Beide Strukturen stellen ebenfalls eine Plattform für Signalwege dar. Die kollaborative Funktion und der Austausch von Signalen zwischen beiden Schichten sind jedoch noch kaum verstanden. Ungefähr 10 % des chronischen Nierenversagens hat eine genetische Ursache. Neuere Studien deuten darauf hin, dass Varianten in den drei Typ-IV-Kollagenen der Basalmembran unter diesen selbst in adulten Kohorten rund 30 % ausmachen. Überraschenderweise manifestieren sich diese DNA-Varianten häufig als fokal segmentale Glomerulosklerose, somit als Podozytopathie. Dies unterstreicht die Relevanz der Interaktion der Podozyten mit der extrazellulären Matrix. Schlitzmembranen und eine Basalmembran fehlen in kultivierten Zellen und Mausmodelle sind limitiert durch einen langsamen Durchsatz und eine erschwerte Zugänglichkeit der Filtrationsbarriere. Der Drosophila-Nephrozyt vereint eine funktionsfähige, molekular konservierte Schlitzmembran und eine Basalmembran in einem genetisch manipulierbaren Modellorganismus. Nephrozyten eignen sich daher ideal, um die dynamische Interaktion zwischen dem Schlitzdiaphragma und der extrazellulären Matrix zu untersuchen. Zunächst wollen wir die Nephrozyten als Modell für die glomeruläre Basalmembran (Ziel 1) etablieren, indem wir die Matrixkomponenten, deren Lokalisation, Herkunft und Funktionsverlust-Phänotypen identifizieren. Eine FRAP-Analyse (Fluorescence Recovery After Photobleaching) wird die Dynamik der Basalmembran anzeigen. Dann wollen wir die zwischen Basalmembran und Schlitzmembran ausgetauschten Signalsignale entschlüsseln (Ziel 2). Wir werden die Rolle der Basalmembran für den Transport von Nephrin und die Etablierung von Schlitzdiaphragmen untersuchen und Matrixrezeptoren identifizieren sowie weiterhin den vermuteten Einfluss übermäßiger Autophagie und einer Schädigung der lysosomalen Degradation überprüfen. Wir werden ferner Transkriptionsprofile mithilfe von RNA-Sequenzierung mittels mikrochirurgischer Dissektion von Nephrozyten vergleichen, um RNA ausschließlich von diesem Zelltyp für eine unvoreingenommene Transkriptom-Analyse zu erhalten. Um schließlich eine personalisierte Plattform für die glomerulären Kollagen IV-Gene zu etablieren, werden wir die Überexpression des menschlichen Proteins im Vergleich zur Mutante in den Konstellationen Gain-of-function und Rescue untersuchen. Zusammengenommen sind die vorgeschlagenen Experimente geeignet, Einblick in die kollaborative Funktion von Schlitzmembran und glomerulärer Basalmembran zu erhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen