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Projekt
Die Rolle des Tetraspanins CD81 bei der Generierung und Instandhaltung der neuronalen extrazellulären Matrix
Fachliche Zuordnung
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 552580959
Tetraspanine sind eine Familie kleiner Membranproteine, beteiligt an einer Vielzahl zellulärer Prozesse, einschließlich der Generierung extrazellulärer Vesikel (EVs). Die Funktionen von Tetraspaninen und EVs im Gehirn sind nicht ganz verstanden. Wir haben jüngst mit vereinten Kräften den Effekt von Tetraspaninen in Neuronen untersucht und einen bedeutenden Phänotyp im Zusammenhang mit der extrazellulären Matrix (EZM) entdeckt, einer gitterartigen Struktur aus glykosylierten Proteinen, die die Oberfläche von Neuronen ummantelt. Wir fanden heraus, dass das Tetraspanin CD81 essentiell für die Instandhaltung und Dynamik der EZM ist. Erstens, während der Reifung von Neuronen reduzieren CD81 Mutanten stark den Transfer von Neurocan von Gliazellen auf Neuronen, wodurch Neurocan von Gliazellen eingefangen wird. Zweitens, CD81-Mutanten blockierten die Endozytose und die Rückgewinnung von EZM-Molekülen, und bewirkten innerhalb weniger Tage eine Reduktion von über 50% der EZM in der Kultur. Diese Effekte wurden von einer Minderheit Mutanten exprimierender Zellen bewirkt, was dafürspricht, dass die CD81-Mechanismen die gesamte Zellpopulation anstelle einzelner Zellen betrifft, wahrscheinlich indem EVs zwischen Zellen gemeinsam genutzt werden. In Gliazellen haben wir weiterhin beobachtet, dass IGSF8, ein Mitglied der Immunglobulin-Superfamilie, das an die Neuronen-spezifische EZM Komponente Tenascin-R bindet und das ein Interaktionspartner von CD81 ist, auf der Zelloberfläche agglomerierende Flecken bildet, ein Verhalten, das wir auch für CD81 uns IGSF8 in nicht-neuronalen Zellen charakterisiert haben. Diese Beobachtungen, die eine weit größere Rolle von Tetraspaninen bei der Hirnfunktion darlegen als jemals in der Vergangenheit in Betracht gezogen, führen zu der Hypothese, dass Tetraspanine (und CD81 im Besonderen) bei der Regulation der EZM beteiligt sind, sowohl über Interaktionen auf der Zelloberfläche als auch durch EVs. Wir beantragen jetzt diese Hypothese zu testen, und die zellulären Wege hinter der Tetraspanin-abhängigen EZM-Modulation zu bestimmen. Zuerst werden wir die Architektur der CD81/IGSF8-Agglomerate untersuchen, und wie sie ECM Moleküle CD81-abhängig rekrutieren. Zweitens, werden wir die Zusammensetzung der EVs und die Beteiligung der EVs bei der Rekrutierung von EZM-Molekülen charakterisieren. Drittens, werden wir den Weg untersuchen, der es den ECM Empfänger- und Donatorzellen ermöglicht zu kommunizieren. Viertens, wir werden die Organisation von CD81, IGSF8 und EZM-Partnern auf der Oberfläche von Zellen analysieren, die diese Komponenten empfangen haben. Fünftens, wir werden die Relevanz der CD81 Mutationen auf die neuronale Physiologie analysieren. Unsere Arbeit wird noch nie dagewesene Einsichten in die Funktion von Hirn-Tetraspaninen liefern, und sollte zu vielen Teilgebieten der Neurowissenschaften und Zellbiologie beitragen, Themen abdeckend von Prinzipien der Membranorganisation bis zu EZM-Dynamik und EVs-Verhalten.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
