Echtzeitvisualisierung der Membranpermeabilisierung durch Bcl-2-Proteine bei der Apoptose

• Antragsteller: Dr. Tom Bender
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 219396439

Apoptose ist ein zelluläres Selbstzerstörungsprogramm, das nach externen Todessignalen oder inter-nen Stimuli wie DNA-Schäden ausgeführt wird. Die Permeabilisierung der Äußeren Mitochondrien-membran (MOMP) ist Bestandteil des sogenannten intrinsischen Wegs der Apoptose und führt zur Freisetzung von Signalmolekülen wie Cytochrom c aus dem mitochondrialen Intermembranraum ins Zytosol. Dieser Prozess wird von pro- und anti-apoptotischen Vertretern der Bcl-2-Proteinfamilie kon-trolliert. Im besonderen führen Wechselwirkung mit BH3-only-Proteinen wie tBid zur Relokalisierung des pro-apoptotischen Proteins Bax zur Äußeren Mitochondrienmembran, seiner Homo-Oligomerisierung und schließlich zur Bildung von Poren und zum Verlust der Integrität der Außen-membran. Diese Umlagerungen werden in vivo von ausgedehnten Spaltungen der Mitochondrien begleitet. Interessanterweise beschleunigt die Bildung von Fusions- oder Spaltungszwischenstufen die von Bax induzierte Porenbildung. Biophysikalische Modelle deuten darauf hin, dass diese Zwischen-stufen intrinsisch instabile Membranbereiche aufweisen, die durch Oligomere von Bax dauerhaft de-stabilisiert werden könnten. Das Ziel dieses Projektes ist daher, den Zusammenhang zwischen Memb-ranzwischenstufen und der Porenbildung aufzuklären. Mit fusionierenden riesigen unilamellären Vesi-keln and fluoreszenzmarkierten rekombinanten Proteinen soll die Lokalisation der Bax-Oligomere in Bezug auf Hemifusionsstiele durch konfokale Videomikroskopie mit hoher zeitlicher Auflösung ermit-telt werden. Darüber hinaus sollen durch fluoreszierende Dextrane, die in den Vesikeln verpackt und nach Membranpermeabilisierung entlassen werden, die räumlichen und zeitlichen Details der Memb-ranlecks gezeigt werden. Diese direkte Visualisierung von MOMP in vitro wird ein umfassendes Bild betreffend der Rolle von Bcl-2-Proteinen in diesem wichtigen Signalereignis ergeben.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Gastgeber: Professor Dr. Jean-Claude Martinou