Molekulare Mechanismen und Regulation der Mitophagie in Saccharomyces cerevisiae

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Reichert
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 139534350

Mitochondriale Dysfunktionen werden mit einer Vielzahl von Krankheiten in Verbindung gebracht, z.B. Neurodegeneration, Myopathien, Diabetes und Krebs. Die Minimierung mitochondrialer Dysfunktionen ist deshalb von großem Interesse für die Verhinderung solcher Krankheiten. Eine wichtige Art zur Sicherstellung der mitochondrialen Qualitätskontrolle ist die Beseitigung beschädigter (oder überflüssiger) Mitochondrien durch selektive Autophagie, ein Prozess der Mitophagie genannt wird. Studien verschiedener Gruppen, einschließlich unserer, konnten zahlreiche für die Mitopahgie notwendige Faktoren in Säugerzellen oder in Saccharomyces cerevisiae identifizieren. Dennoch sind die molekularen Mechanismen der spezifischen Regulation von Mitophagie im Allgemeinen nicht gut verstanden. Dies gilt insbesondere für den Modellorganismus Saccharomyces cerevisiae. In diesem Antrag fokussieren wir uns daher auf diesen speziellen Aspekt indem wir die molekularen Faktoren bestimmen, die den selektiven Abbau von geschädigten Mitochondrien vermitteln. Dabei konzentrieren wir uns auf zwei konzeptionell verschiedene, jedoch synergistische Ansätze. In kontinuierlicher Anlehnung an die Ergebnisse aus dem ersten Förderzeitraum, werden wir die molekulare Funktion von zwei neuen Mitophagie-Faktoren untersuchen, die in meiner Gruppe identifiziert wurden. Wir wollen insbesondere den Einfluss von Nährstoffen, Stress sowie Redox-Signalwegen für die Regulation von Mitophagie näher beleuchten. Zusätzlich zu diesen bottom-up Strategien werden wir die bereits von uns etablierten genomischen Methoden weiter nutzen. Wir haben bereits die Herstellung einer Mitophagie-Tester-Hefestamm-Sammlung nicht-essentieller Gene nahezu abgeschlossen und planen nun auch die Generierung einer entsprechenden Mitophagie-Tester-Hefestamm-Sammlung essentieller Gene. Mit diesen Stammsammlungen werden wir in der Lage sein, genomweit nach Modulatoren der Mitophagie unter verschiedenen induzierenden Bedingungen zu suchen. Ein bereits partiell durchgeführter genomweiter Ansatz führte bereits zur Identifizierung verschiedener neuer Faktoren, die für die Mitophagie-Induktion nach Gabe von Rapamycin benötigt werden. Wir planen uns auf die Charakterisierung von mitochondrialen Faktoren zu konzentrieren, die spezifisch Mitophagie, jedoch nicht Autophagie, beeinflussen. Da reaktive Sauerstoffspezies frühe Signalstoffe für die Induktion von Mitophagie darstellen, ist es von besonderem Interesse auch redox-abhängige Proteinmodifikationen bei Induktion der Mitophagie zu untersuchen. Dafür planen wir sowohl genetische als auch proteomische Methoden anzuwenden, um vor allem thiol-abhängige dynamische Veränderungen während der Mitophagie zu finden und ihre physiologische Rolle auf molekularer Ebene aufzuklären. Insgesamt erhoffen wir uns ein umfassenderes molekulares Verständnis der regulatorischen Mechanismen zu erhalten, die die Mitophagie in Saccharomyces cerevisiae bestimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen