Bei den meisten glomerulären Erkrankungen zeigt sich die Störung der Filterfunktion der Niere in einer Verschmelzung von Podozytenfußfortsätzen, die mit einer Umstrukturierung der Schlitzmembran und des Aktinzytoskeletts des Podozyten einhergeht. Das Zelladhäsionsprotein Nephrin ist zur regelrechten Ausbildung und dem Erhalt von Podozytenfußfortsätzen und Schlitzmembranen notwendig. Nephrin-Signale werden von der Schlitzmembran unter anderen mittels der Aktinzytoskelett-assoziierten Proteine Crk1/2 und CrkL übertragen, die zu einer Lamellipodienbildung in der Zellkultur führen (George, Verma et al., Journal of Clinical Investigation, 2012; George, Fan, Dlugos, Soofi et al., Kidney International, 2014). Da eine Nephrinaktivierung zur Ausbildung von Lamellipodien in der Podozytenkultur führt, stellten wir die Hypothese auf, dass Nephrin-Signale zu Integrinen an Fokalen Kontakten überträgt. Wir zeigten, dass Nephrinaktivierung zur Aktivierung von Integrin β in der Podozytenkultur führt (Dlugos, Picciotto et al., J Am Soc Nephrol, 2019).

In diesem Schwerpunkt werden wir die Nephrin-Signaltransduktion vom Interzellularkontakt zu Integrinen und die Auswirkungen auf die Podozytenadhäsion nun im Detail molekular analysieren. Hierzu nutzen wir sowohl Podozytenkulturmodelle, Mausmodelle als auch den Modellorganismus Drosophila melanogaster, der im Nephrozyten Schlitzmembranen aufweist, wo das Nephrin-Ortholog Sticks-and-stones sowie weitere Schlitzmembranproteine exprimiert werden.

Podozyten spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung glomerulärer Erkrankungen. Sie zeigen eine komplexe Morphologie mit Zellfortsätzen, zwischen denen der Interzellularkontakt – die Schlitzmembran – lokalisiert ist. Diese ist essenziell für einen funktionellen Nierenfilter. Neurone zeigen ebenfalls differenzierte Zellfortsätze. Organisierte neuronale Zellfortsätze entstehen durch das Zusammenwirken von extrazellulären ‚Guidance Cues‘, die über spezifische Rezeptoren in Neuronen die Entwicklung der Fortsätze dirigieren.

Viele dieser ‚Guidance Cues‘ sind auch im Podozyten exprimiert und an der Entwicklung und Veränderungen bei Erkrankung der podozytären Zellfortsätze beteiligt. Die Neurotrophic Receptor Tyrosine Kinase 3 (Ntrk3) ist ein solcher neuronaler ‚Guidance Rezeptor‘ und wird im Podozyten exprimiert. Wir zeigten, dass Ntrk3 in der Lage ist, Erk und WAVE2-abhängige Signal zum Aktinzytoskelett kultivierter Podozyten zu übertragen (Gromnitza et al., FASEB J, 2018). Dies wiederum führt zu einer gesteigerten Migration von Podozyten.

In diesem Schwerpunkt werden wir nun die Rolle von Ntrk3 im Podozyten in vivo mit Hilfe verschiedener Gewebe-spezifischer Mausmodelle analysieren und die molekularen Mechanismen in einem Podozytenkulturmodell charakterisieren (DFG Projektnummer 447767934).