Etablierung neuer Techniken zur Untersuchung der kotranslationalen Insertion und Faltung von Membranproteinen

• Antragsteller: Dr. Florian Cymer
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 224559867

Jede Zelle besteht aus einem komplexen Membransystem, welches viele verschiedene Membranproteine enthält. Manche dieser Proteine sind Hauptbestandteile wichtiger Stoffwechselwege, wie zum Beispiel der Atmungskette und der Photosysteme. Andere Membranproteine bilden Kanäle oder Transmembranrezeptoren, welche Signale zwischen Zellen und ihrer Umwelt vermitteln und deren Fehlfunktion zu Krankheiten wie der zystischen Fibrose, Alzheimer oder Krebs führen können. Leider ist unser Verständnis von Membranproteinen im Vergleich zu wasserlöslichen Proteinen sehr lückenhaft, obwohl etwa ein viertel aller in unserem Genom kodierten Proteine Membranproteine sind und ca. 50 % aller Medikamente an Membranproteinen wirken.Die meisten Membranproteine werden über einen Kanal, das Translokon, noch während ihrer Synthese an einem Ribosom in eine Membran integriert. Da fast nichts über diese frühen Integrationsvorgänge bekannt ist, ist es mein Ziel, die Membranintegration pro- und eukaryotischer Membranproteine zu untersuchen.Hierzu möchte ich molekularbiologische Systeme entwickeln, welche es mir und anderen Forschern erlauben, diese frühen Membran-Integrationsvorgänge besser zu untersuchen. Das bakterielle SecM-Protein enthält ein Arrest-Peptid, welches seine eigene Proteinsynthese inhibiert. Diese Inhibition kann durch eine externe Zugkraft an der arrestierten Proteinkette überwunden werden. Somit kann das Arrestpeptid als Kraftsensor verwendet werden, um die Integration von Transmembransegmenten zu untersuchen. Da funktional ähnliche Arrestsequenzen auch in Eukaryoten existieren, möchte ich zusätzlich zu Untersuchungen in Prokaryoten ein System entwickeln, um die Faltung Eukaryotischer Proteine in die Membran des endoplasmatischen Retikulums zu untersuchen. Die Ergebnisse werden ein besseres Verständnis dieser frühen Faltungsvorgänge ermöglichen und könnten erklären, warum Aminosäureaustausche in Transmembransegmenten oft zu Fehlfaltungen und Krankheiten führen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweden
• Gastgeber: Professor Dr. Gunnar von Heijne
• Beteiligte Person: Professor Dr. Dirk Schneider