Biologische Funktion und Spaltmechanismus der Signal-Peptid-Peptidase ähnlichen Protease 3 (SPPL3)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Regina Fluhrer
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Immunologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254872893

Die Signalpeptid Peptidase-like 3 (SPPL3) ist eine Aspartyl-Intramembran-Protease der SPP / SPPL-Familie. Während der ersten Förderperiode dieses Projekts haben wir SPPL3 als einen Regulator der Proteinglykosylierung identifiziert. SPPL3 spaltet die Ektodomänen von Glycosyltransferasen und Glykosidasen im Galgi Apparat ab und reduziert dadurch katalytische Aktivität. SPPL3 Überexpression führt somit zur Hypoglykosylierung vieler zellulärer Proteine, während eine verringerte SPPL3-Expression eine Hyperglykosylierung induziert. Durch Anpassung der SPPL3 Expression können Zellen das Glykosylierungsmuster von Proteinen des sekretorischen Weges schnell ändern. Folglich haben wir in der zweiten Förderperiode untersucht, wie die Expression von SPPL3 reguliert wird. Wir konnten zeigen, dass die Expression von SPPL2c, einem weiteren Mitglied der SPP/SPPL-Familie, das spezifisch in Spermatiden exprimiert wird, SNARE-Proteine schneiden kann und damit den Proteintransport im sekretorischen Weg verändern kann. Dadurch wird sowohl die SPPL3 Expression als auch die Proteinglykosylierung beeinflusst, da Glykosyltransferasen vermehrt im endoplasmatischen Retikulum zurückgehalten werden. Dieser Mechanismus ist jedoch nur im Hoden von physiologischer Bedeutung, während die Regulation der SPPL3-Expression in den übrigen Geweben anders erfolgt. Interessanterweise unterdrückt dort Insulin die SPPL3-Expression und wir haben Hinweise darauf, dass die mTORC- induzierte Signalübertragung an dieser Regulation beteiligt ist. Glukosemangel erhöht die SPPL3-Expression stark und führt erwartungsgemäß zu einer Hypoglykosylierung von zellulären Glykoproteinen. Bemerkenswerterweise scheint die Stabilisierung von SPPL3 unter Bedingungen des Glukosemangels jedoch unabhängig von der mTORC-Signalübertragung zu sein. Auf dieser Grundlage werden wir nun die Signalkaskaden identifizieren, die die SPPL3-Expression bei Glukosemangel regulieren, und den Zusammenhang zwischen der Insulin-induzierten mTORC-Aktivierung und der Herunterregulierung der SPPL3-Expression untersuchen. Zusätzlich werden wir den Einfluss anderer Nährstoffe auf die SPPL3-Expression analysieren und die dafür zuständigen Signalkaskaden identifizieren. Schließlich werden wir versuchen, die Ergebnisse aus den Zellkulturmodellen mit den Phänotypen zu verknüpfen, die wir bei SPPL3 - / - Mäusen beobachten. Zu diesem Zweck haben wir bereits begonnen, konditionale SPPL3 - / - Mäuse zu etablieren, mit denen wir die beobachteten Phänotypen einzeln analysieren können.Die Ergebnisse dieses Projekts werden schließlich ein detailliertes Bild der SPPL3-Regulation liefern und helfen, seine physiologische Funktion vollständig zu verstehen. Dies kann die Grundlage für die Entwicklung neuer Strategien zur Behandlung von beispielsweise Adipositas oder Diabetes Typ 2 sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen