Interaktion der CDK und PKA Signalwege

02.05.2019 bis 01.05.2022

Zellen müssen ständig verschiedenste Signale aus ihrer Umgebung und ihrem Inneren wahrnehmen, wie zum Beispiel Nährstoffkonzentrationen oder Stresssignale. Diese Signale müssen zu koordinierten physiologischen Reaktionen integriert werden. Signale können zum Beispiel durch direkte Interaktion von Kinasen intergriert werden, oder durch die Phosphorylierung mehrer Aminosäuren auf einem gemeinsamen Zielprotein. Zwei der wichtigsten Kinasen in der Bäckerhefe sind die „Cyclin-Dependent-Kinase“, welche den Zellzyklus reguliert und die „Protein Kinase A“, die Kohlenhydratestoffwechsel, Wachstum und Stressantworten reguliert. Es gibt Hinweise, dass diese beiden Kinasen interagieren, um Stoffwechsel, Wachtum und den Zellzyklus miteinander zu koordinieren. Die molekularen Mechanismen, die dieses Wechselspiel herbeiführen, sind jedoch weitgehend unbekannt.
In diesem Projekt wollen wir mechanistisch untersuchen, wie zwei der wichtigsten Hefe-Signalwege koordiniert und integriert werden. Unter Verwendung von Biochemie, Massenspektrometrie, Genetik, Physiologie und Lebendzellmikroskopie werden wir die Interaktion von PKA und CDK auf drei verschiedene Arten untersuchen: Erstens werden wir untersuchen, wie diese beiden Kinasen gemeinsam die Aktivität eines Modelsubstrates, der Trehalase Nth1 , regulieren. Zweitens, anhand von Nth1 und anderen Substraten werden wir herausfinden, ob und wie PKA neue Bindestellen für CDK generieren kann. Damit würde PKA die Bindung von CDK an ihre Substrate modifizieren. Drittens werden wir feststellen, ob und wie der PKA Signalweg durch CDK während des Zellzyklus reguliert wird, basierend auf Daten aus unserem vor kurzem generiertem Phosphoproteom-Datensatz.
Zusammenfassend möchten wir mit diesem Projekt unser Verständnis darüber erweitern, wie die Zelle unterschiedliche Ziele während Wachstum und Zellzyklus in verschiedenen Nährstoffumgebungen miteinander koordiniert und umsetzt.