Proteinkinase C (PKC) spielt eine wichtige Rolle bei vielen Signaltransduktionsvorgängen und bei der Regulation von Proliferation und Differenzierung. Das Konzept, daß die Funktionen der verschiedenen Isoformen der PKC durch spezifische Lokalisation in bestimmten Kompartimenten der Zelle erreicht werden, findet zunehmend Unterstützung. Da in vielen Fällen eine stimulationsabhängige Änderung der Lokalisation zu beobachten ist, kann PKC auch als ein "shuttle"-Molekül für Signale in der Zelle betrachtet werden. Generelles Thema meiner Untersuchungen ist daher die Regulation der Funktion der Proteinkinase (PKC) durch Kompartimentierung. Dabei steht im Mittelpunkt meines Interesses die PKC-vermittelte Signaltransduktion zum Zellkern und die Funktion in diesem Kompartiment.
Dies ist dadurch begründet, daß bei längerfristigen Veränderungen des physiologischen Zustands von Zellen Änderungen in der Genexpression auftreten und dazu Signale in den Zellkern gelangen müssen. In den letzten Jahren ist zunehmend deutlich geworden, daß PKC nicht nur im Cytoplasma, sondern auch im Zellkern aktiv werden kann. Sie kann einerseits auf Stimulation hin zum Zellkern transloziert werden, andererseits konstitutiv dort vorhanden sein und aktiviert werden. 
 

(1) Die Hypothese, daß im Zellkern vorhandene oder nach Stimulation dorthin translozierte PKC auch bei Mechanismen der neuronalen Plastizität eine Rolle spielt, wird durch unsere Beobachtung gestützt, daß in kultivierten Hippokampusneuronen eine Stimulation mit dem erregenden Transmitter Glutamat unter anderem zu einer Translokation der PKC-alpha in den Zellkern führt. Bei diesen Versuchen zur Lokalisation von PKC-Isoformen in primären Neuronen (durchgeführt während eines Forschungsaufenthalts bei R. Nixon, McLean Hospital, Harvard Medical School, Boston) stellten wir außerdem fest, daß Glutamat (über eine Erhöhung der intrazellulären Calciumkonzentration) und Phorbolester verschiedene Auswirkung auf die Verteilung von PKC-alpha und PKC-gamma haben. Untersuchungen zur Lokalisation von PKC-Isoformen in primären Neuronen werden gegenwärtig in Kooperation mit G. Ahnert-Hilger (Inst. f. Anatomie, Charite, Berlin) fortgeführt. 

(2) Um Aufschluß über die Funktion der PKC im Zellkern zu gewinnen, wird nach ihren Substraten im Zellkern gesucht. Bisher konnten einige Proteine als in
vitro-Substrate identifiziert werden, von denen gegenwärtig überprüft wird, ob es sich dabei auch um Substrate in intakten Zellen handelt. Die Identifizierung und Charakterisierung der PKC-Substrate erfolgt mit Hilfe von proteinchemischen (MALDI-Massenspektrometrie, Mikrosequenzierung) und molekularbiologischen Methoden. 

(3) Bei der Untersuchung des Mechanismus, mit dem PKC in den Zellkern transloziert wird, ergab sich, daß er sich auf mehreren Stufen von dem Mechanismus unterscheidet, mit dem Proteine in den Kern transportiert werden, die ein herkömmliches Kernlokalisationssignal tragen. Es ist daher ein völlig neuer Transportmechanismus zu postulieren. Nun sollen die Bereiche in der PKC-Sequenz herausgefunden werden, die, wahrscheinlich über eine Interaktion mit anderen Proteinen, eine Translokation zum Zellkern vermitteln können. Nach transienter Transfektion mit Konstrukten, die ein Fusionsprotein von PKC-alpha und "green fluorescent protein" (GFP) kodieren und Transfektion mit gerichtet mutierten Konstrukten konnte die den Kerntransport bestimmende Region der PKC bereits eingegrenzt werden.