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Projekt
Strukturbiologie der Translokationspore der peroxisomalen Import-Maschinerie
Antragsteller
Professor Dr. Michael Sattler; Professor Matthias Wilmanns, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Strukturbiologie
Förderung
Förderung von 2013 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 219314758
Die Strukturbestimmung des peroxisomalen Translokons bleibt eine große Herausforderung in den Lebenswissenschaften, vor allem aufgrund der Tatsache, dass diese Pore nicht permanent vorhanden ist und sich während der Translokation von Substraten hoch dynamisch verhält. Im Sinne der übergeordneten Vision der PerTrans Forschergruppe ist die Bestimmung von hoch aufgelösten Strukturen von einzelnen Komponenten und Teilkomplexen bekannter Translokons gemeinsames Ziel der beiden beteiligten Projektgruppen von Michael Sattler und Matthias Wilmanns. In der ersten Förderperiode hat die Arbeitsgruppe von M. Wilmanns strukturell und funktionell erforscht, wie die Erkennung von peroxisomalen Proteinen durch die Fähigkeiten des PEX5 Rezeptors, größere konformative Änderungen zu durchlaufen, reguliert wird. Zusätzlich hat die Gruppe Beiträge in der Produktion und biophysikalischen Charakterisierung von Translokon Docking-Komplexen und dem zuvor nur geringfügig charakterisierten Pex8p Release-Faktor der Hefe geleistet. Lösungsstudien der Arbeitsgruppe von Michael Sattler mit Hilfe von NMR und SAXS haben strukturelle Einblicke in neuartige und unerwartete Interaktionen von Schlüsselfaktoren des peroxisomalen Translokons ergeben und die Rolle von intrinsisch ungeordneten Regionen, die vor allem in der N-terminalen Hälfte des humanen PEX5 Rezeptors und des PMP Transportfaktors PEX19 gefunden werden, hervorgehoben.Um ein grundlegendes mechanistisches Verständnis des peroxisomalen Translokons zu erreichen, werden die beiden Gruppen (Wilmanns, Sattler) ihren integrierten Strukturbiologieansatz weiter entwickeln und zur Anwendung bringen. Dieser enthält insbesondere Röntgenstrukturanalyse, NMR-Spektroskopie, Röntgen- und Neutronen-basierte Kleinwinkelstreuung, sowie die Verwendung von Kryo-Elektronenmikroskopie und Crosslinking / Massenspektrometrie gemeinsam mit Partnern aus den Teilprojekten 2 und 6. Als Hauptziele werden wir die Strukturbestimmung des peroxisomalen Gesamttranslokon-Komplexes und der Rolle von nicht gefalteten Regionen in den entsprechenden Schlüsselkomponenten verfolgen. Ziel 1 (Wilmanns Gruppe) wird sich auf die Strukturforschung von vier Unterprojekten konzentrieren, die sich mit der Erkennung (Pex5p-Pcs60p, Pex9p), der Entfernung (Pex8p) und der Translokation von peroxisomalen Proteinen durch die PTS2 Pore (in Zusammenarbeit mit Projekt 2) befassen werden. Ziel 2 (Sattler Gruppe) wird sich mit in der Charakterisierung der Konformationen und der Dynamik der humanen Gesamtproteine PEX5, PEX14 und PEX13 und deren rekonstituierter Komplexe ohne und in Gegenwart peroxisomaler Cargoproteine befassen. Wir erwarten, dass die Ergebnisse des Teilprojektes 3 ein vollständiges Bild über die Konformationen und Dynamik von Schlüsselkomponenten des peroxisomalen Translokons erstellen werden und damit eine Basis bereitstellen, die Strukturbestimmung des gesamten peroxisomalen Translokons im Rahmen der PerTrans Forschergruppe zu erleichtern.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
