Mechanismen der Integrinaktivierung und Integrin-vermittelten Signaltransduktion am Beispiel des tumorbiologisch relevanten Integrins Alpha-Ny-Beta-3 (gem. mit RE 1156/3-2 und KE 147/39-2)

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Im Krebsgeschehen kommt dem Integrin αvß3 eine besondere Rolle zu, da es nach Aktivierung durch einen Liganden der Extrazellulärmatrix, die zelluläre Adhäsion, Proliferation, Migration und Invasion induziert. Die diesen Prozessen zugrunde liegenden intrazellulären Signaltransduktionsmechanismen werden oftmals sehr vereinfachend als Integrinkonformationsänderungen bezeichnet, sind aber auf molekularer/struktureller Ebene weitgehend unverstanden. Durch moleküldynamische Rechnungen konnten wir zeigen, dass die stabilste α/ß-Integrinkonformation der des dimeren Proteins Glykophorin A weitgehend entspricht. Darüber hinaus identifizierten wir in nahezu allen Integrinketten ein transmembranes Motiv (GXXXG,A oder T), das für die Dimerisierung des Glykophorin A essentiell ist. Da diese Ergebnisse bislang nur Rechenmodelle darstellen, soll im vorliegend beantragten Projekt, die Rolle der transmembranen und zytosolischen Integrindomänen bei der αvß3-Aktivierung und avß3-vermittelten Signaltransduktion überprüft werden. Folgende Ziele werden angestrebt: 1. Charakterisierung der Sequenz-/Struktur-Determinanten für homo- und heterotypische Assoziationen der αv- und ß3-Transmembrandomänen. 2. Etablierung stabiler Tumorzelltransfektanten mit mutagenisierten Transmembrandomänen zum Studium der Auswirkungen auf die αvß3-Aktivierung und intrazelluläre Signaltransduktion. 3. Untersuchung der Effekte synthetischer αvß3-selektiver RGD-Oligomere auf das αvß3-Clustern auf der Zelloberfläche und die Signaltransduktion. 4. Expression zytosolischer Integrindomänen für NMR-Analysen zur strukturellen Charakterisierung der Molekülbereiche, die nach Drehung der transmembranen Domänen an der Interaktion mit Zytoskelettproteinen beteiligt sind. 5. Molekulares Modelling und Langzeit Moleküldynamik-Rechnungen zur Klärung der molekularen Details für transmembrane Konformationsänderungen.