MAX-PLANCK-FORSCHUNGSGRUPPE DEMETRIADES

Steuerung des Zellwachstums im gesunden Zustand und bei altersbedingten Erkrankungen

Das Zellwachstum ist ein zentraler und streng regulierter Prozess. Zellen nehmen Nährstoffe aus ihrer Umgebung auf (zum Beispiel Aminosäuren, Zucker und Lipide) und verwenden sie zur Synthese verschiedener Makromoleküle, die sie zur Vergrößerung ihrer Masse und für ihr Wachstum benötigen. Da das Wachstum sehr viel Energie verbraucht, haben Zellen Mechanismen entwickelt, um Umweltbedingungen wahrzuzunehmen und ihren Metabolismus entsprechend anzupassen, sodass sie nur unter optimalen Bedingungen wachsen.

Diese Mechanismen sind von großer Bedeutung, da eine Fehlregulation des Wachstums zu lebensbedrohlichen Krankheiten wie zum Beispiel Krebs und anderen altersbedingten Erkrankungen führen kann.

Als Teil der mTOR-Komplexe 1 (mTORC1) und 2 (mTORC2) ist die mTOR-Kinase einer der beherrschenden Wachstumsregulatoren. Sie fungiert als Sensor und molekularer Rheostat, der die Informationen aus dem zellulären Milieu mit den Wachstumseigenschaften der Zellen verknüpft. Zur Regulierung des Wachstums laufen in mTORC zahlreiche eingehende Informationen zusammen. Nährstoffe, Energie und Wachstumsfaktoren aktivieren diesen Komplex, wohingegen verschiedene Stressfaktoren seine Aktivität stark inhibieren. Neben dem Zellwachstum hat die mTOR-Aktivität Auswirkungen auf den Großteil der zellulären Funktionen und kann daher Gesundheit, Lebensdauer und Altern eines Organismus beeinflussen. Darüber hinaus können Mutationen bei Komponenten des vorgeschalteten Signalwegs, wie zum Beispiel den inhibitorischen TSC-Proteinen (TSC = Tuberous Sclerosis Complex), zu einer mTOR-Hyperaktivierung führen und sind damit klinisch relevant.

Unsere Arbeit kombiniert Hochdurchsatz-Omics-Verfahren (funktionelle Genom-Screens, Proteomanalysen) mit eleganten molekularbiologischen, biochemischen und hochauflösenden mikroskopischen Techniken. Wir machen uns die Zelllinien von Menschen, Mäusen und Drosophila zunutze, um evolutionär konservierte Prozesse zu identifizieren und einer Vielzahl grundlegender Fragen nachzugehen: Wie wird das Zellwachstum in normalen Zellen reguliert? Wie trägt eine Dysregulation zur Entwicklung altersbedingter Erkrankungen bei? Wie nehmen Zellen das Vorliegen bzw. die Abwesenheit von Nährstoffen wahr, um das Wachstum zu regulieren? Wie werden die Informationen aus zahlreichen unterschiedlichen Signalen zur Regulierung von TSC/mTOR integriert? Wie werden diese Proteinkomplexe  räumlich, zeitlich und gewebespezifisch reguliert?

Das Ziel unserer Forschung ist es, bereits bestehende und neuartige molekulare Mechanismen zur Steuerung des Zellwachstum, hauptsächlich über die Regulierung der TSC- und mTOR-Komplexe, zu untersuchen und neuartige Komponenten/Regulatoren dieser Komplexe zu identifizieren und funktionell zu charakterisieren, wobei wir uns auf ihre mutmaßliche Implementierung als neue Drug Targets für die Arzneimittelentwicklung konzentrieren.

Drittmittel-Projekte

  • 2017 |  European Research Council Starting Grant (ERC-StG-2017)
                 noRAG-TOR

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