Die Interaktion von Cofilin mit Mitochondrien

Das Erwin Schrödinger Forschungsprojekt Die Interaktion von Cofilin mit Mitochondrien zielt darauf ab die molekulare Interaktion von Cofilin mit Mitochondrien zu charakterisieren. Cofilin ist kleines Protein welches die dynamischen Umbauprozesse des Actin Cytoskeletts reguliert. Das Actin Cytoskelett ist maßgeblich für die Formgebung aller lebenden Zellen verantwortlich. Trotz der entscheidenden Rolle in der Modellierung des Actin-cytoskeletts sind einige Cofilin Funktionen noch unbeschrieben. Aktuelle Publikationen legen nahe, dass Cofilin unter Stressbedingungen mit Mitochondrien interagiert. Diese Interaktion hat mit hoher Wahrscheinlichkeit einen Einfluss auf die Zelltodregulation, da Mitochondrien die zentrale Schnittstelle für Signalprozesse des intrinsischen Zelltodwegs darstellen. Eine physische Interaktion zwischen Cofilin und Mitochondrium wurde jedoch bisher nie beschrieben. Da anzunehmen ist, dass diese Interaktion entscheidend zu der Steuerung des programmierten Zelltods beiträgt, verfolgt dieser Antrag das Ziel diese Wissenslücke zu schließen. Die Zelltodregulation, insbesondere der intrinsische, mitochondriale Zelltodweg, ist von besonderer Bedeutung für neurodegenerative Erkrankungen beim Menschen wie Alzheimer und Parkinson aber auch Krebs. Daher ist es wahrscheinlich, dass unser Forschungsprojekt dazu beiträgt neue Angriffsziele in der Krankheitsbekämpfung ausfindig zu machen. Um herauszufinden ob die Cofilin-Mitochondrium Interaktion physischer Natur ist, werden wir Lebendzellmikroskopie, sowie ausgeklügelte Hefegenetik Techniken und biochemische Methoden sowohl in Hefe, als auch in Säugerzellkultur anwenden. Um der molekularen Interaktion auf struktureller Ebene nachzugehen, werden wir Kern Magnet Resonanz (NMR) Technologie nach dem neuesten Stand der Technik einsetzen. Zusammenfassend wird das hier vorgeschlagene Forschungsprojekt neue physikalische Interaktionen detailliert aufklären und Mechanismen der Stress- und Zelltodregulation darlegen, was besonders hinsichtlich des Verständnisses neurodegenerativer Erkrankungen und Krebs von Bedeutung ist.

Das Erwin Schrödinger Projekt Die Interaktion von Cofilin und Mitochondrien war darauf ausgerichtet zu untersuchen, inwiefern das Actin-regulierende Protein Cofilin an der Kommunikation mit Mitochondrien beteiligt ist. Unsere Experimente haben gezeigt, dass Cofilin in der Tat einen bedeutsamen Stressantwortprozess in Abhängigkeit eines Proteins der äußeren Mitochondrienmembran kontrolliert. Das Actin-Cytoskelett ist in allen eukaryotischen Organismen maßgeblich für die Zellarchitektur verantwortlich. Dynamische Strukturveränderungen des Actin-Cytoskeletts, werden von kleinen Actin bindenden Proteinen, unter anderem auch Cofilin, reguliert. Trotz der entscheidenden Rolle in der Modellierung des Actin-Cytoskeletts sind einige Cofilin Funktionen noch unbeschrieben. Wir konnten in unserer Studie nun belegen, dass Cofilin in Abhängigkeit eines Proteins der äußeren Mitochondrienmembran eine Stressantwort kontrolliert. Durch Einsatz verschiedener Hefestämme, die jeweils unterschiedliche Mutationen im Cofilingen aufweisen, konnten wir diese Stressantwort im Detail untersuchen. Vergleichbare Effekte konnten auch durch pharmakologische Manipulation des Cytoskeletts erreicht werden. Interessanterweise konnten wir zudem zeigen, dass die induzierte Stressantwort in Abhängigkeit des Fettstoffwechsels erfolgt. Wir konnten außerdem aufdecken, dass die Stressantwort die Zelltodregulation beeinflusst und so das Altern im Hefemodell beeinträchtigt. Die Zelltodregulation ist von besonderer Bedeutung für neurodegenerative Erkrankungen beim Menschen wie Alzheimer und Parkinson, aber auch für Krebs und andere altersrelevante Erkrankungen. Möglicherweise liefern unsere bisher noch unpublizierten Forschungsergebnisse in weiterer Folge eine Basis um neue Angriffsziele in der Krankheitsbekämpfung ausfindig zu machen.