Forschungsprojekte
Schlüsselwörter: Endoplasmatisches Retikulum, Proteostase, Golgi-Apparat, COPII, Kinasen, Rho-GTPasen, Zellmigration, Brustkrebs, Multiples Myelom, Proteinaggregation, Mitose, Ubiquitin, F-Box-Proteine, Pseudophosphatase, Pseudoenzym, Ubiquitin-Ligasen, Aneuploidie, Krebs Metastasierung, Zellzyklus, Zelladhäsion
- Regulierung der Proteostase des endoplasmatischen Retikulums (ER)
Ein Drittel des Proteoms besteht aus sekretorischen Proteinen. Das endoplasmatische Retikulum (ER) ist die erste Station auf dem sekretorischen Weg eines Proteins, wodurch das ER ein wichtiger Knotenpunkt für die Proteinhomöostase (Proteostase) ist. Unsere Forschung konzentriert sich auf die Mechanismen, die Zellwachstum und -ruhe mit der Regulierung der ER-Morphologie und -Funktion verbinden. Darüber hinaus untersuchen wir lektinartige Rezeptoren wie ERGIC-53 (LMAN1), VIP36 (LMAN2) und VIPL (LMAN2L) und versuchen, neue Proteine zu identifizieren, die diese Rezeptoren für den Austritt aus dem ER nutzen. Schließlich wollen wir die Rolle des ER-Exports bei Krankheiten wie dem multiplen Myelom verstehen. Diese Krebsart ist durch eine übermäßige sekretorische Aktivität gekennzeichnet. Unser Ziel ist es herauszufinden, welche Komponenten der ER-Exportmaschinerie für Myelomzellen am kritischsten sind, und dadurch neue therapeutische Ziele zu identifizieren.
Utku Horzum, Yannick Frey, Veronika Reiterer, Laura Sammarco, Margot Haun, Gabriele Stöckl, Renata Hajdu
- Mechanobiologie des ER
Unsere Zellen sind ständig einer Vielzahl mechanischer Kräfte wie Zugspannung, hydrostatischem Druck, Kompression oder Einengungen ausgesetzt. Mechanosensoren erfassen diese Kräfte und wandeln sie in biochemische Signale um, die Zellfunktionen regulieren (Mechano-transduktion). Bisherige Forschungsansätze konzentrierten sich auf die Rolle der Plasmamembran und des Zellkerns bei der Mechanosensorik und Mechanotransduktion. Unsere frühere Arbeit (Phuyal et al, EMBOJ, 2022) zeigte, dass mechanische Kräfte Signalwege auslösen, die den Export aus dem ER regulieren. Unsere aktuelle Arbeit testet die Hypothese, dass das ER in der Lage ist, mechanische Kräfte zu spüren und Mechanotransduktionssignale auszulösen, die vom ER ausgehen. Das ER ist das größte Zellorganell, das fast den gesamten Zellbereich umfasst. Daher ist es denkbar, dass die meisten mechanischen Kräfte auch die Struktur und Funktion des ER beeinflussen. Wir versuchen derzeit, einen ER-basierten Mechanosensor zu identifizieren und lipidomische Veränderungen des ER unter mechanischer Belastung zu charakterisieren.
Michaela Mayr, Alexander Plesche, Luiz Garcia
- Tumor-Mikroumgebung und Krebs-Zelladhäsion
Veränderungen in der Mikroumgebung sind entscheidend für das Fortschreiten von Krebs. Lokal aktivierte Fibroblasten, sogenannte krebsassoziierte Fibroblasten (CAFs), spielen eine Schlüsselrolle bei der Veränderung der Proteinzusammensetzung der extrazellulären Matrix, der Neuordnung ihrer Struktur und der Beeinflussung verschiedener physikalischer Eigenschaften des Gewebes. Wir haben kürzlich gezeigt, dass CAFs ihre Migrationswege mit speziellen extrazellulären Vesikeln versehen, die wir als Tracks bezeichnen. Diese Tracks verstärken die Adhäsion von Krebszellen durch eine bestimmte Art von Adhäsionsstrukturen, sogenannte Endozytose-bedingte Adhäsionen. Krebszellen haften nicht nur an diesen Spuren, sondern verinnerlichen diese auch samt Inhalt. Unser Ziel ist es, die Veränderungen zu beschreiben, die in Krebszellen durch die Internalisierung von CAF-Tracks hervorgerufen werden.
Alle in der Mikroumgebung des Tumors auftretenden Veränderungen erzeugen eine herausfordernde Umgebung für die Verbreitung von Krebszellen, die sich daran anpassen müssen, um erfolgreich zu metastasieren. Damit diese Zellen dem Zelltod entgehen können, ist die Etablierung von Adhäsionen an die Umgebung von entscheidender Bedeutung. Daher müssen metastatische Zellen eine erhebliche Plastizität ihrer Adhäsionsfähigkeit aufweisen. Ziel unserer Gruppe ist es zu untersuchen, wie metastasierte Krebszellen als Reaktion auf die sich entwickelnden Eigenschaften der Tumormikroumgebung zwischen verschiedenen Adhäsionstypen wechseln. Insbesondere versuchen wir, die kürzlich entdeckten endozytosebedingten Adhäsionen zu charakterisieren, deren Rolle und Bedeutung im Vergleich zu den herkömmlichen fokalen Adhäsionen noch vollständig verstanden werden müssen.
Francesco Baschieri, Francois Tyckaert, Maria Reichhold, Pere Patrón González, Natalia Regina Melo Santos
- Pseudophosphatasen als Regulatoren von F-Box-Proteinen
Alle wichtigen Enzymfamilien enthalten Mitglieder mit Mutationen in konservierten Domänen, die eine Veränderung ihrer katalytischen Aktivität vorhersagen. Diese Mitglieder werden als Pseudoenzyme bezeichnet. Im menschlichen Phosphatom machen Pseudo-phosphatasen 14% aller Phosphatasen aus. Wir untersuchen STYX, einen Archetyp der Pseudophosphatase. Unsere Arbeitshypothese ist, dass der Verlust der enzymatischen Aktivität es Pseudophosphatasen wie STYX ermöglicht, neue zelluläre Funktionen zu übernehmen, die über die Interaktion mit Kinasen hinausgehen. Tatsächlich haben wir herausgefunden, dass STYX mehrere F-Box-Proteine (FBPs) reguliert. FBPs sind Teil von Ubiquitin-Ligase-Komplexen und ihre Funktion besteht darin, die für die Ubiquitylierung bestimmten Substrate zu binden. Wir charakterisieren die Rolle von STYX bei der Regulierung mehrerer F-Box-Proteine wie FBXW7, FBXO31, FBXL12 und FBXW4.
Veronika Reiterer
- Zellteilung und Zellzykluskontrolle
Die Genauigkeit der Chromosomentrennung während der Zellteilung ist für die Aufrechterhaltung der genetischen Information proliferierender Zellen von entscheidender Bedeutung. Wir interessieren uns für die mechanistischen Aspekte der Mitose und versuchen zu verstehen, wie Mikrotubuli-basierte Motorproteine (Dynein, Kinesin) und ihre assoziierten Proteine (z. B. das Kinetochor-Protein Spindly) zur Chromosomenkongression beitragen und wie Fehler in diesen Prozessen die Aktivierung des Spindel-Kontrollpunkts (Spindle assembly checkpoint) verursachen. Dieser Kontrollpunkt steuert die Aktivität von APC/C, einer Ubiquitin-Ligase, die auf eine kleine Anzahl von Proteinen für den Proteasom-abhängigen Abbau abzielt. Das APC/C ist jedoch nicht nur für die Mitose essentiell, sondern spielt auch eine wichtige Rolle in der G1-Phase. Wir sind daran interessiert, neue Funktionen des APC/C außerhalb zu definieren, wenn es hauptsächlich durch CDH1/Fzr1 aktiviert wird. Der Eintritt und Austritt aus der Mitose wird durch eine Cyclin-abhängige Kinase (CDK), CDK1, gesteuert. Wir sind an einer Gruppe von CDKs interessiert, die nur unzureichend charakterisiert sind (CDK14-18), die ebenfalls zur Regulierung der Proliferation beitragen könnten. Schließlich wird die Mitose auch auf der Transkriptionsebene kontrolliert – wir haben RNA-bindende Proteine identifiziert, die für die Proliferation erforderlich sind und deren Abbau dazu führt, dass Zellen in der Mitose zum Stillstand kommen.
Stephan Geley, Daniela Fankhauser