KDEL-Rezeptor-Trafficking und Rezeptor/Liganden-Dynamik in Säugerzellen

Abstract

Die Fähigkeit einer Zelle, extrinsische Signale wahrzunehmen, zu verarbeiten und intrazelluläre Vorgänge als Antwort auf einen extrazellulären Reiz zu regulieren, gehört zu deren wichtigsten Eigenschaften, ohne die das komplex koordinierte Zusammenspiel wesentlicher zelleigener Prozesse nicht möglich wäre. Dabei sind vor allem Plasmamembran-lokalisierte Rezeptoren, wie etwa der KDEL-Rezeptor (KDELR), und deren fehlerfreie Regulation von entscheidender Bedeutung. Das übergeordnete Ziel der vorliegenden Arbeit bestand in der Etablierung eines theoretischen „Trafficking-Modells“ zur grundlegenden Charakterisierung der KDELR-Dynamik und KDELR/Liganden-Interaktion in Säugerzellen. Durch einen kombinierten Ansatz aus experimentellen „Live-Cell-Imaging“ Analysen und adaptiven Monte-Carlo Simulationen konnte ein solches Modell erstellt und sowohl das mechanistische Verständnis um die KDELR-Dynamik und Clusterbildung nachhaltig vertieft, als auch eine mögliche, bislang unbekannte, Funktion des KDELR auf der Oberfläche von Säugerzellen aufgezeigt werden.

The property of living cells to regulate intracellular events as a response to extrinsic stimuli is one of their most striking characteristics that allows to precisely balance and coordinate some of the most basic essential processes. For that matter plasma membrane located receptors like the KDEL-receptor (KDELR) and their proper regulation in particular play an essential role. The mayor goal of this study was to design a minimal theoretical Trafficking-Model to further characterize KDELR-dynamics and basic receptor/ligand-interactions in mammalian cells. A combined approach of experimental live-cell-imaging studies and adaptive Monte-Carlo simulations led to the establishment of such a model shedding light on both the mechanistic understanding of KDELR-dynamics and cluster evolution and a potential new role oft he KDELR on the mammalian cell surface.