Analyse von amphipathischen Transmembrandomänen im Bezug auf Protein-Protein Wechselwirkungen und subzelluläre Lokalisierung von Typ I-III Membranproteinen.

• Antragsteller: Dr. Andreas Ernst
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258126872

Molekulare Simulationsexperimente verwiesen auf eine ungewöhnliche, polare Interaktionsfläche zwischen Transmembrandomänen (TMDs) von p24 Proteinen (Contreras-Ernst et al., 2012). In der Literatur finden sich zudem Hinweise auf die Beteiligung solcher polarer Aminosäurereste von TMDs an Protein-Protein Wechselwirkungen und der Lokalisation von Proteinen im Golgi-Apparat (Machamer et al., 1993; Dawson et al., 2002, 2003). Eine bioinformatische Analyse ergab, dass eine amphipathische TMD-Architektur unter Typ I-III Membranproteinen weit verbreitet und im frühen sekretorischen Weg angereichert ist. Im Bezug auf die verschiedenen existierenden Modelle, welche die spezifische Lokalisation von Enzymen im Golgi zu erklären versuchen, plane ich zu untersuchen, ob die Amphiphilie dieser TMDs hierbei eine wichtige Rolle spielt. Dies könnte die vorherrschenden Modelle vereinen, da für ER-Proteine ER-Lokalisation durch zytoplasmatische Rückgewinnungssignale bewirkt würde, während Plasmamembran-Proteine, welche gegebenenfalls amphipatische TMDs besitzen, durch deren durchschnittlich längere TMD von Golgi-Enzym-Oligomeren ausgeschlossen würden. Innerhalb des Golgi-Apparates würde die kin recognition von Golgi-Enzymen auf der Kompatibilität von amphipathischen TMDs basieren. Um die Hypothese zu überprüfen, ob amphipatische TMDs and der Homo- und Heterooligomerisierung von Typ I-III Membranproteinen beteiligt sind, wird ein FRET-basiertes, proteoliposomales System eingesetzt. Dies wird durch ein BirA-basiertes in vivo- Biotinylierungssystem komplementiert. Der Beitrag der amphipatischen TMDs der jeweiligen Kandidatenproteine in der subzellulären Lokalisierung wird durch hochauflösende STED-Mikroskopie adressiert.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. James Rothman