Entschlüsselung der Sortierungsmechanismen in Endosomen von Epithelien
Zellbiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Fas2 und E-cadherin sind zwei Transmembranproteine, die Epithelzellen miteinander verbinden. Diese Zell-Zell Kontakte müssen eine hohe Plastizität zulassen, damit neue Zellen in ein Epithel intergiert werden können und das Epithel bei Entwicklungsprozessen seine Form verändern kann. Die Plastizität wird erreicht, indem die Adhäsionsproteine ständig endozytiert und recycelt werden. Die Regulation dieses Prozesses ist komplex, da die Adhäsionsproteine auch ständig abgebaut und neue Proteine in den Kreislauf eingebaut werden. Endosomen sind Membransysteme innerhalb von Zellen, in denen endozytierte Transmembranproteine entweder zum Recycling oder zum Abbau sortiert werden. Die korrekte Sortierung in Endosomen garantiert die Homöostase von Epithelgeweben und Störungen sind Grundlage vieler Krankheitsprozessen, wie z.B. Krebs und Fibrose. Wir verwenden das Follikelepithel des Ovars von Drosophila um endosomale Sortierungsprozesse besser zu verstehen. In dem vorliegenden Projekt beschreiben wir drei neue Aspekte der Endosomensortierung. Wir identifizieren zunächst einen neuen Mechanismus, in dem die kleine GTPase RabX1 den Teil der Endosomen, in dem Transmembranproteine abgebaut werden, mit Enzymen versorgt, die den Proteinabbau bewerkstelligen. Wir zeigen, dass RabX1 die Bildung von Membrantubuli induziert, welche Endosomen kurzzeitig mit Lysosomen, den Lagerstätten der hydrolytischen Enzyme, verbinden. Wir zeigen auch, wie dieser Mechanismus im Zuge der Morphogenese des Epithels hochreguliert wird. Ein zweiter Aspekt des Projekts trägt zum besseren Verständnis der Rolle von Rab7 beim Recycling bei. Wir zeigen, dass Rab7 unterschiedliche Funktionen beim Recycling von Fas2 und E-cadherin hat. Rab7 wird einerseits benötigt, um den Retromerkomplex zu Fas2 zu rekrutieren, damit Fas2 zurück zur lateralen Membran gelangt. Im Fall von E-cadherin rekrutiert Rab7 allerdings SNX16, welches E-cadherin dann in einen anderen Bereich des Endosoms befördert, der Proteine zur Zonula adherens befördert. Im dritten Aspekt werfen wir Licht auf die Frage, in wie weit Endosomen auch an der Sortierung von neu synthetisierten Proteinen beteiligt sind. Für E-cadherin hatten wir bereits gezeigt, dass sowohl neu gebildetes als auch endozytiertes Protein in Endosomen zum Transport zur Zonula adherens sortiert wird. Für Fas2 haben wir nun eine neue Methode, RUSH, angewendet, um den Weg von Fas2 nach der Translation zu verfolgen. Unsere Analyse deutet an, dass neu synthetisiertes Fas2, im Gegensatz zu E-cadherin, nicht in Endosomen sortiert wird. Die Endosomen scheinen also keine generelle Sortierstation für sekretierte Proteine zu sein.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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RabX1 Organizes a Late Endosomal Compartment that Forms Tubular Connections to Lysosomes Consistent with a “Kiss and Run” Mechanism. Current Biology, 30(7), 1177-1188.e5.
Laiouar, Sara; Berns, Nicola; Brech, Andreas & Riechmann, Veit
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Myosin V facilitates polarised E‐cadherin secretion. Traffic, 23(7), 374-390.
Tanasic, Dajana; Berns, Nicola & Riechmann, Veit
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Acute manipulation and real-time visualization of membrane trafficking and exocytosis in Drosophila. Developmental Cell, 58(8), 709-723.e7.
Glashauser, Jade; Camelo, Carolina; Hollmann, Manuel; Backer, Wilko; Jacobs, Thea; Sanchez, Jone Isasti; Schleutker, Raphael; Förster, Dominique; Berns, Nicola; Riechmann, Veit & Luschnig, Stefan
