Die Rolle der LAP2alpha-Lamin Interaktion in Laminopathien

Lamine sind die Hauptbestandteile der nukleären Lamina, eines zweidimensionalen Netzwerks, welches die innere Kernmembran unterlegt und für die Form und Stabilität des Zellkerns verantwortlich ist. Neben ihren strukturellen Aufgaben sind Lamine auch an der Chromatinorganisation, DNA Replikation, Transkription und am Kernassembly beteiligt. Eine wichtige Rolle für die Organisation und Funktionalität der Lamine spielen Lamin-bindende Proteine der Kernhülle und des Kernplasmas. Unter diesen interagiert das Lamina-assoziierte Polypeptid (LAP) 2alpha spezifisch mit dem C-terminus von A-Typ Laminen im Inneren des Zellkerns. LAP2alpha spielt vor allem eine Rolle in der Organisation des Chromatins und während des mitotischen Kernwiederaufbaus. In den letzen Jahren hat sich die Wichtigkeit von Laminen noch deutlicher gezeigt, da eine ständig steigende Anzahl humaner Erkrankungen, einheitlich als Laminopathien bezeichnet, mit Mutationen im Gen für A-Typ Lamine (LMNA) in Verbindung gebracht wurden, welche zu Störungen der Skelettmuskulatur, des Herzmuskels, des Fettgewebes, der peripheren Nerven, oder zu vorzeitigem Altern (Progerie) führen. Die Ursache dieser Divergenz ist noch nicht ausreichend geklärt, jedoch nimmt man an, dass die verschiedenen Bindungspartner der A-Typ Lamine dabei eine wesentliche Rolle spielen. Obwohl LMNA Mutationen über das gesamte Gen verteilt sind, liegen das Fettgewebe betreffende Mutationen und solche, die zu Progerie führen, vor allem in dem Bereich der Lamine, welcher für die Interaktion mit LAP2alpha verantwortlich ist. Dies deutet darauf hin, dass die LAP2alpha-Lamin Interaktion in einigen Laminopathien betroffen ist und zum klinischen Phänotyp beiträgt. Das Ziel dieses Projektes ist die detaillierte Charakterisierung der Interaktion zwischen LAP2alpha und A-Typ Laminen. Dafür werden zuerst die exakten Bindungsstellen an beiden Proteinen mit Hilfe biochemischer Untersuchungen ermittelt. Zusätzlich soll die Interaktion zwischen diesen beiden Proteinen während der unterschiedlichen Zellzyklusstadien mittels 4D Mehrfarben-Lebendzellmikroskopie in bezug auf ihre Dynamik und Lokalisation im Zellkern, sowie auf DNA Replikation und mitotischen Kernwiederaufbaus untersucht werden. Weiterführend werden bindungs-defiziente und krankheits-spezifische Lamin- und LAP2alpha-Mutanten generiert und deren Einfluss auf Struktur und Organisation der Zelle erforscht, um daraus Rückschlüsse auf die den Krankheiten zugrundeliegenden Störungen der Zellorganisation zu ziehen.