Molekulare Mechanismen und Regulation des Imports hydrophober Transportproteine vom Cytosol in die mitochondriale Innenmembran

• Antragsteller: Professor Dr. Nikolaus Pfanner
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244743982

Mitochondrien sind lebensnotwendige Zellorganellen. Sie sind von zentraler Bedeutung für die Energiebereitstellung und den Stoffwechsel (Metabolismus) in Zellen. Störungen der Mitochondrien führen zu schweren Krankheiten insbesondere des Nervensystems. Die mitochondriale Innenmembran enthält eine große Zahl von hydrophoben Transportporteinen, die für die Metabolit-Translokation zwischen Mitochondrien und der restlichen Zelle essentiell sind. Die Transportproteine werden als Vorstufenproteine im Cytosol synthetisiert und in einem vielstufigen Prozess importiert, der Transportmaschinen (Translokasen) der mitochondrialen Außen- und Innenmembran und molekulare Chaperone im Cytosol und dem Intermembranraum benötigt. Grundlegende Fragen der Mechanismen und der Regulation der Translokasen der mitochondrialen Außen- und Innenmembran sind jedoch bisher nicht geklärt. Wir haben ein experimentelles System etabliert, um den Transport der hydrophoben Vorstufenproteine und ihre Interaktion mit Importkomponenten mit einer Kombination genetischer, biochemischer, molekularbiologischer und zellbiologischer Techniken zu analysieren. Mit diesem Vorhaben sollen drei Hauptziele verfolgt werden. (i) Charakterisierung des Reaktionszyklus von Vorstufenproteinen, cytosolischen Chaperonen und Rezeptoren der mitochondrialen Außenmembran und ihrer Regulation. (ii) Bestimmung der molekularen Umgebung von hydrophoben Vorstufenproteinen beim Transport durch die Außenmembran und in die Innenmembran. Die Mechanismen der Erkennung von Vorstufenproteinen an der Innenmembran und die Regulation des Transportes sollen analysiert werden. (iii) Analyse des Zusammenbaus der Innenmembran-Translokase und der Funktion neuer Partnerproteine. Mit den geplanten Untersuchungen sollen grundlegende Mechanismen für den lebensnotwendigen Import hydrophober Transportproteine vom Cytosol in die Innenmembran der Mitochondrien charakterisiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen