Signaltransduktion und Stoffwechsel der Zelle

Nachwuchsgruppe Signaltransduktion und Stoffwechsel der Zelle

Dr. Wilhelm Palm

Visualisierung der endozytotischen Aufnahme makromolekularer Nährstoffe in Fibroblasten durch fluoreszente Reporter.
© dkfz.de

Nährstoffe versorgen die energetischen und biosynthetischen Stoffwechselwege, welche allen zellulären Prozessen zugrunde liegen. Deswegen müssen Zellen Nährstoffaufnahme und -verbrauch genau regulieren, um den metabolischen Anforderungen unterschiedlicher physiologischer und pathologischer Zustände gerecht zu werden. Beispielsweise importieren ruhende Zellen bioenergetische Substrate in homöostatisch ausreichender Menge, wohingegen proliferierende Zellen ihre Nährstoffaufnahme erhöhen, um biosynthetisch aktiv zu werden und ihre gesamte Masse zu verdoppeln. Um bei Nährstoffmangel zu überleben, müssen Zellen sich alternative Nährstoffquellen erschließen. Um unkontrolliert wachsen zu können, müssen Krebszellen autonome Kontrolle über ihren Nährstoffhaushalt gewinnen und das unwirtliche metabolische Milieu von Tumoren überstehen.
Säugerzellen befinden sich in einem Milieu, das verschiedenste Nährstoffe enthält, welche durch mehrere Importrouten aufgenommen werden können. Um zu verstehen, wie Zellen an Nährstoffe gelangen, charakterisieren wir deren zelluläre Aufnahmewege. In diesem Zusammenhang interessiert uns besonders, welche metabolischen Funktionen Endozytose und Lysosom haben. Wie wird eine adäquate Nährstoffzufuhr sichergestellt? Dazu untersuchen wir die Regulation des zellulären Stoffwechsels durch Signaltransduktion. Hier arbeiten wir insbesondere an der Wachstumsfaktor-initiierten Signaltransduktion sowie dem mTOR-Signalweg, welcher als zentraler metabolischer Sensor fungiert. Krebszellen zeichnen sich durch deregulierte Nährstoffaufnahme aus. Deswegen untersuchen wir, wie onkogene Mutationen die Signaltransduktion derart verändern, dass Krebszellen metabolische Autonomie und Flexibilität erlangen, um unkontrolliert zu wachsen und in nährstoffarmen Tumormilieus zu gedeihen. Wir untersuchen diese Fragestellungen experimentell durch eine Kombination von mikroskopischen, biochemischen und genetischen Methoden und entwickeln Zellkultur-Systeme, welche verschiedene metabolische Bedingungen abbilden.

Wir untersuchen, wie Zellen die Aufnahme und Verstoffwechselung von Nährstoffen unter physiologischen Bedingungen und während der Karzinogenese regulieren. Die Erkenntnis, wie onkogene Mutationen in Signaltransduktionswegen den zellulären Stoffwechsel deregulieren, wird entscheidend zu unserem Verständnis der biologischen Grundlage von Krebs beitragen und metabolische Schwachstellen identifizieren, welche potentiell in der Krebstherapie ausgenutzt werden können. Zudem werden diese Untersuchungen aufklären, wie dieselben Signaltransduktionswege, welche in Krebszellen dereguliert sind, den zellulären Stoffwechsel unter physiologischen Bedingungen kontrollieren.

Kontakt

Dr. Wilhelm Palm
Signaltransduktion und Stoffwechsel der Zelle (A330)
Deutsches Krebsforschungszentrum
Im Neuenheimer Feld 581
69120 Heidelberg
Tel: +49 6221 42-1570

Ausgewählte Publikationen

  • Palm W, Araki J, King B, DeMatteo RG, Thompson CB. (2017). Critical role for PI3-kinase in regulating the use of proteins as an amino acid source. PNAS, 114, E8628-E8636
  • Palm W and Thompson CB. (2017). Nutrient Acquisition Strategies of Mammalian Cells. Nature, 546, 234-242
  • Palm W, Park Y, Wright K, Pavlova NN, Tuveson DA, Thompson CB. (2015). The Utilization of Extracellular Proteins as Nutrients Is Suppressed by mTORC1. Cell, 162, 259-70
  • Palm W, Sampaio JL, Brankatschk M, Carvalho M, Mahmoud A, Shevchenko A, Eaton S. (2012). Drosophila Lipoproteins – Assembly, Function, and Influence on Tissue Lipid Composition. PLoS Genetics, 8, e1002828
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