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Verbindungen zwischen dem Zytoskelett und interzellulären Kontaktstellen beeinflussen fundamental die Zellform und –mobilität. Es wird stetig offensichtlicher, dass die Komponenten des Adhäsionapparates zusätzlich zur ihren strukturellen Funktionen auch Funktionen in Signalwegen übernehmen. Neuere Studien deuten darauf hin, dass Proteine mit einer solchen dualen Funktion die Fähigkeit vermitteln könnten, Änderungen der Morphologie und Genexpression während der Gewebe- und Organentwicklung zu integrieren. Unser Forschungsschwerpunkt liegt auf der molekularen Analyse der Signalwege, die über Zellkontakt-assoziierte Proteine abläuft. In den letzten Jahren haben wir die p120ctn-Familie von Armadillo-verwandten Proteinen definiert, die neben dem prototypischen Protein p120ctn auch p0071, δ-catenin/NPRAP, ARVCF und die entfernter verwandten Proteine Plakophilin 1-3 umfasst.

Diese Proteine sind, wie Armadillo, β-Catenin und Plakoglobin auch, an der Vermittlung der Zell-Zell-Adhäsion beteiligt. Interaktionen von p120ctn, ARVCF und p0071 mit E-Cadherin erhöhen dessen Halbwertszeit deutlich, was ein Hinweis dafür ist, dass sie essenziell für die Cadherin-Stabilität sind. Auf diese Weise beeinflussen p120ctn-Proteine direkt die Adhäsion indem sie die Menge an Cadherin kontrollieren, welche zur Stärkung der Adhäsion zur Verfügung steht. Während die p120ctn-Familienmitglieder ARVCF, δ-Catenin und p0071 die klassischen Cadherine stabilisieren, lokalisieren die weiter entfernt verwandten Plakophiline nicht an adherens junctions und interagieren auch nicht mit klassischen Cadherinen. Sie binden dafür an desmosomale Cadherine. Neuere Ergebnisse suggerieren, dass Plakophiline essenzielle Komponenten des desmosomalen Plaques sind, wo sie sowohl mit desmosomalen Cadherinen interagieren als auch mit dem Zytoskelett-Verbindungsprotein Desmoplakin. Plakophiline stabilisieren desmosomale Proteine an der Plasmamembran und mögen daher eine ähnliche Funktion haben wie sie p120ctn in den adherens junctions hat.

Während sich adherens junctions an der Spitze entstehender Membrankontakte bilden, formieren sich Desmosomen in den flankierenden Regionen. P0071 erfüllt dabei eine einzigartige Funktion im Aufbau und in der Stabilisierung der Kontakte, da es das einzige Protein der Familie ist, das sowohl mit klassischen Cadherinen als auch mit desmosomalen Proteinen interagieren kann. Eine verstärkte Expression von p0071 stabilisiert Cadherine und verschiebt somit das Gleichgewicht zwischen adherens junctions und Desmosomen. Das zeigt, dass p0071 nicht nur an der Regulation der Cadherin-Stabilität und dem Cadherin-Clustering beteiligt ist, sondern auch ein zusätzliche, einzigartige Funktion im Wechselspiel zwischen adherens junctions und Desmosomen hat.

Neben ihrer Lokalisation in Zellkontakten kommen p120ctn-verwandte Proteine auch im Zytoplasma und im Zellkern vor. Während ihre nukleäre Funktion noch weitgehend enigmatisch bleibt, konnten bedeutende Fortschritte im Verständnis der cytoplasmatischen Rolle gemacht werden. Unser neuester Forschungsschwerpunkt liegt auf der Signalfunktion dieser Proteine.

Wir beschreiten vielfältige experimentelle Wege, um diese Fragestellungen anzugehen:

  • Biochemischer Ansatz, um Proteininteraktionen zu finden
  • Analyse von Proteinkomplexen, ihrer Bildung, Regulation und Funktion in Zellen
  • neueste Techniken der Lichtmikroskopie
  • live cell imaging und subzelluläre Proteindynamik
  • Analyse von Abnormalitäten in der zellulären und subzellulären Organisation im Krankheitsfall