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FOR 2743

DFG-Forschungsgruppe 2743 "Zelluläre Schutzmechanismen gegen mechanischen Stress"

Projektsprecher:

Professor Dr. Jörg Höhfeld
Fachgruppe Biologie, Institut für Zellbiologie
Ulrich-Haberland-Straße 61a
E-Mail: hoehfeld@uni-bonn.de
Tel.: +49 228 73 5308

Allgemeine Zusammenfassung der Aufgaben und Ziele:

Die Aufrechterhaltung funktioneller Proteinnetzwerke selbst unter Bedingungen, die Proteinstrukturen destabilisieren, ist eine notwendige Voraussetzung für das Überleben von Zellen und die Erhaltung von Geweben und Organismen. Die Anpassung und Regulation von Proteinfaltungs- und Proteinabbau-Systemen stellen dabei wesentliche Schutzmechanismen dar. Durch vermehrte Rückfaltung bzw. die Entsorgung beschädigter Proteine tragen diese Systeme entscheidend zur Protein-Homöostase unter Stressbedingungen bei. In vielzelligen Organismen sind Zellen permanent einer Belastung durch mechanische Kräfte ausgesetzt und benötigen darauf abzielende Schutzmechanismen. Diese Mechanismen operieren während der Differenzierung, der Adhäsion und der Migration von Zellen und sind von herausragender Bedeutung für die Aufrechterhaltung von Geweben wie der Skelettmuskulatur, dem Herzen, der Lunge, der Niere, der Haut und den Blutgefäßen. Dennoch wurden zugrundeliegende molekulare Mechanismen bislang nur unzureichend untersucht. Im Rahmen der Forschungsgruppe sollen deshalb Mechanobiologie und Zellbiologie, Nieren-, Muskel- und Sportphysiologie sowie molekulare Immunologie und Wurm- und Maus-Genetik in einem innovativen interdisziplinären Verbund vereint werden, um hier neue Einblicke zu ermöglichen. Mittels modernster Methodik werden isolierte Zellen und Gewebe, genetisch veränderbare Modellorganismen und humane Probanden definierten mechanischen Belastungen ausgesetzt werden und hinsichtlich induzierter Anpassungen von Proteinfaltungs- und Abbaumaschinerien untersucht werden. Dies wird es ermöglichen, Chaperon- und Protease-Systeme zu identifizieren, die mechanisch beschädigte Proteine erkennen und prozessieren, und die Regulation dieser Systeme unter mechanischem Stress zu analysieren. Basierend auf der Untersuchung verschiedener Zelltypen und Gewebe sollen sowohl allgemeine als auch spezifische Mechanismen zur Bewältigung von mechanischem Stress aufgedeckt werden. Die Forschungsgruppe schließt damit auf nationaler und auch internationaler Ebene eine wesentliche Lücke zwischen der Erforschung Kraft-generierender, -widerstehender und -übertragender Strukturen im Rahmen der Mechanobiologie und der Analyse von Stressantworten innerhalb der Proteostase-Forschung, welche sich bislang fast ausschließlich auf Hitzestress sowie oxidativen und proteotoxischen Stress konzentriert hat. Die Forschungsgruppe wird fundamentale Prinzipien der mechanischen Stressbewältigung etablieren und die Relevanz dieser Vorgänge im Hinblick auf humane Erkrankungen wie Muskelschwächen, Störungen des Immunsystems und Nierenerkrankungen aufzeigen.

 

Beteiligte Institutionen:

  • Universität Freiburg
  • Universität Köln
  • Deutsche Sporthochschule Köln
  • Forschungszentrum Jülich
  • International Institute of Molecular and Cell Biology in Warschau (Polen)

 

Laufzeit: seit 2018

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