Neue Einblicke in CRAC-Kanäle durch die Erweiterung des gene

Kalzium (Ca2+)-Ionen sind für eine Vielzahl von biologischen Prozessen im menschlichen Körper unerlässlich. Unser besonderes Interesse gilt einem einzigartigen Ca2+-Eintrittsweg, dem sogenannten Ca2+-freisetzungsaktivierten Ca2+-Ionenkanal (CRAC). Er wird von zwei Schlüsselakteuren, STIM1 und Orai1, gebildet, die für die menschliche Gesundheit, aber auch für Krankheiten wie schwere kombinierte Immundefekte von entscheidender Bedeutung sind. Dies macht sie zu attraktiven Zielen für neue therapeutische Anwendungen, die jedoch ein detailliertes molekulares Verständnis erfordern. Obwohl unser Wissen über CRAC-Kanäle bereits sehr umfangreich ist, sind einige Aspekte noch unklar, da es an einer hohen räumlichen und zeitlichen Kontrolle fehlt. Ziel dieses Projekts ist es, eine Bibliothek lichtempfindlicher Orai1-Proteine zu entwickeln, um die minimalen Voraussetzungen für die Öffnung der Orai1-Pore zu verstehen, neue, funktionell relevante Bindungstaschen zu kartieren, die nachgeschaltete Signalübertragung präzise zu steuern und die Bindungstaschen für Medikamente zu klären. Um diese Ziele zu erreichen, werden wir die innovative Technologie der genetischen Code-Erweiterung zusammen mit funktionellen, biochemischen und strukturellen Studien einsetzen. Die Erweiterung des genetischen Codes ermöglicht eine ortsspezifische Manipulation der Proteinfunktion durch den Austausch einzelner Bausteine mit neuartigen biochemischen und biophysikalischen Eigenschaften, von denen die lichtempfindlichen von besonderem Interesse sind. Wir erwarten, dass eine dadurch erzielte präzise Kontrolle noch nie dagewesene Einblicke in die Arbeitsmechanismen und Bindungsschnittstellen von CRAC-Kanälen auf molekularer Ebene in vitro und in vivo und darüber hinaus eine genaue Kontrolle über nachgeschaltete Signalprozesse in Immunzellen ermöglicht. Dieses einzigartige Projekt bietet eine hohe räumlich-zeitliche, dynamische Struktur-Funktions- Auflösung von Membranproteinen in der lebenden Zelle. Die direkte und präzise Kontrolle von CRAC- Kanalbewegungen und Bindungstaschen, die wir erreicht haben, wird neue Möglichkeiten für ein schnelles und gezieltes Eingreifen bei Krankheiten eröffnen, die mit CRAC-Kanälen in Verbindung stehen.