Vitalisierung passiver STIM1 Domänen für Orai Kanal Aktivierung

Speicherabhängiger Kalziumeinstrom (Store Operated Calcium Entry - SOCE) in die Zelle ist essentiell für eine Vielzahl an Prozessen, sowohl auf zellulärer als auch physiologischer Ebene. Kalziumeinstrom, welcher durch den Kalziumsensor STIM1 im endoplasmatischen Retikulum (ER) ausgelöst wird, beeinflusst eine große Bandbreite an Funktionen wie Kalzium Hömöostase, Zellwachstum, Zellteilung, Genexpression und Zelldifferenzierung. Mutationen in STIM1, welche dessen Funktionsverlust zur Folge haben, resultieren unter anderem in Immun-Dysfunktionen und Myopathien. Im folgenden Projekt werden, unter Verwendung von Elektrophysiologie, FRET Messungen, dem innovativen FIRE System (FRET In a Restricted Environment) und konfokaler Fluoreszenz Mikroskopie, die molekularen Prozesse der STIM1 Aktivierung studiert. Insbesondere liegt der Fokus auf der Transmembran (TM)- und CC1a2- Domäne von STIM1. Die CC1a2 Domäne erregte kürzlich Aufmerksamkeit, da eine Mutation in diesem Bereich (R304W), welche STIM1 in einen aktiven Zustand versetzt, mit dem Stormorken Syndrom in Zusammenhang gebracht wurde. Bisher wurde nur marginal über den Einfluss der STIM1 Transmembran- und CC1a2- Domänen auf den STIM1 Aktivierungsstatus bzw. Kopplung zu Orai berichtet. Unter Einsatz diverser Mess- Methoden und verschiedener STIM1 Konstrukte (STIM1, Konformationssensor, kleine STIM1- Fragmente - sowohl in der ER Membran verankert als auch zytosolisch exprimiert) werden die aktivierenden bzw. modulatorischen Beiträge der STIM1 TM- und CC1a2- Domänen im Zuge der STIM1 Aktivierung im gesunden und pathologischen System auf molekularer Ebene präzise untersucht.

Im Zuge dieses vom FWF geförderten Projektes wurde das sogenannte Stromal Interaction Molecule1 (STIM1) charakterisiert. Insbesondere wurde eine spezifische Domäne (CC1a2) bezüglich ihrer modulatorischen und regulatorischen Funktionen untersucht und analysiert. STIM1 ist Bestandteil des speicherabhängigen Kalziumeinstroms (Store Operated Calcium Entry - SOCE) in die Zelle und ist essentiell für eine Vielzahl an biologischen Prozessen, sowohl auf zellulärer als auch physiologischer Ebene. Kalziumeinstrom, welcher durch den Kalziumsensor STIM1 im endoplasmatischen Retikulum (ER) ausgelöst wird, beeinflusst eine große Bandbreite an Funktionen wie Kalzium Hömöostase, Zellwachstum, Zellteilung, Genexpression und Zelldifferenzierung. Mutationen in STIM1, welche dessen Funktionsverlust zur Folge haben, resultieren unter anderem in Immun-Dysfunktionen und Myopathien. Unter Verwendung von biophysikalischen Methoden wie Elektrophysiologie, FRET Messungen, dem innovativen FIRE System (FRET In a Restricted Environment) und konfokaler Fluoreszenz Mikroskopie, wurden die molekularen Prozesse der STIM1 Aktivierung studiert. Die CC1a2 Domäne erregte im Jahr 2014 Aufmerksamkeit, da eine Mutation in diesem Bereich (R304W), welche STIM1 in einen aktiven Zustand versetzt, mit dem Stormorken Syndrom bei Menschen in Zusammenhang gebracht wurde. Wir konnten diese genetische Mutante auf Proteinebene weiter untersuchen und erfolgreich analysieren. Hierbei wurde der Aktivierungsmechanismus von STIM1 im gesunden als auch kranken (STIM1 R304W Stormorken Mutante) System auf molekularer Ebene beschrieben und im renommierten Fachjournal Nature Communications publiziert