Identifizierung und Charakterisierung von Enzymen, die die Mono(ADP-Ribosyl)ierung in Mitochondrien kontrollieren

• Antragstellerin: Karla Feijs, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 494549563

ADP-Ribosylierung ist vor allem als posttranslationale Modifikation von Proteinen bekannt. Hierbei ist die poly-ADP-Ribosylierung durch PARP1, als Teil der DNA Reparatur, am intensivsten erforscht und resultierte in der Nutzung von PARP1/2 Inhibitoren als Krebstherapeutikum. Nichtsdestotrotz transferiert der Großteil der PARP Enzyme nur eine einzelne ADP-Ribose Einheit (MARylierung). Kürzlich erschienene Studien weisen darauf hin, dass auch in Mitochondrien MARylierung von Proteinen auftritt und auch DNA und RNA in vitro MARyliert werden können. Unsere Daten zeigen auf, dass ein Verlust der mitochondrialen ADP-Ribosylhydrolase MACROD1 zellulären Stress auslöst, was sich in Veränderungen des mitochondrialen Metabolismus sowie morphologischen Veränderungen ausdrückt. Diese Erkenntnisse werfen diverse Fragen auf: Welche Funktion hat die MARylierung in Mitochondrien? Welche Transferasen sind beteiligt? Wie beeinflusst die MARylierung die modifizierten Proteine? Welche Funktion hat MACROD1 in Mitochondrien?Um diesen Fragen auf den Grund zu gehen, verfolgen wir zwei Forschungsziele: Zum einen werden wir zwei unterschiedliche Ansätze zur Identifizierung der mitochondrialen Transferase(n) nutzen, darunter eine gezielte Untersuchung der bekannten ADP-Ribosyltransferasen sowie eine unvoreingenommene Untersuchung aller mitochondrialen Proteine mittels BioID. Weiterführend werden wir die identifizierten Transferasen sowie ausgewählte Substrate detailliert charakterisieren, um die Funktion der MARylierung in Mitochondrien zu untersuchen. Zum anderen werden wir die Funktion von MACROD1 untersuchen, indem wir verschiedene Datenpools vergleichen: Wir werden definieren welche Proteine und RNAs vom Verlust von MACROD1 betroffen sind sowie eine Gene Ontology (GO) Analyse durchführen und die erhaltenen Daten mit den bereits gewonnen GO BioID Daten abgleichen um Übereinstimmungen zu identifizieren. Die vielversprechendsten Kandidaten werden für weitere Untersuchungen zur Rolle von MACROD1 in Mitochondrien herangezogen werden.Zusammenfassend ist das Ziel dieser Arbeit, mitochondriale ADP-Ribosyltransferasen zu identifizieren, die Folgen der Modifikation für modifizierte Substrate zu untersuchen und die Funktion von MACROD1 in Mitochondrien genauer zu bestimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen