Molekulare Mechanismen der Kopplungen aus E3-Ubiquitin-Ligase und E2-Ubiquitin-konjugierendem Enzym

• Antragsteller: Professor Dr. Marco Trujillo Linke
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261074271

Ubiquitinierung (oder Ubiquitinylierung) ist ein zentraler Mechanismus, der beteiligt ist an der Regulation der meisten zellulären Prozesse und durch drei Enzyme (E1, E2 und E3) katalysiert wird. Dabei wurden die E2-Ubiquitin-konjugierenden Enzyme bisher größtenteils vernachlässigt, da sie lediglich als unterstützende Enzyme innerhalb der Ubiquitinierungskaskade eingeschätzt wurden. Dabei sind E2s notwendig als Akzeptoren des von dem Ubiquitin-aktivierenden-Enzym E1 stammenden Ubiquitins und für die Interaktion mit der E3-Ubiquitin-Ligase, sowie für die Katalyse der Ubiquitin-Anheftung an das Zielprotein. Somit stehen die E2s im Zentrum der Ubiquitinierung und sind somit verantwortlich für die Diversität der durch Ubiquitinierung vermittelten Prozesse, die zu Proteinabbau, Protein Relokalisation oder Aktivitätsänderung. Soweit wurde kein physiologisches Paar aus E2 und E3 in planta dokumentiert. Das geplante Projekt zielt darauf ab, die Kombinationen aus E2 und E3 zu identifizieren und somit die E2-E3 Netzwerke zu verstehen, die die Ubiquitinierung bedingen. Dazu verwenden wir die pflanzliche U-Box Typ E3-Ubiquitin-Ligase (PUB) 22, die als negativer Regulator der zellulären Antworten auf biotische und abiotische Stressfaktoren charakterisiert wurde, sowie dazu verwandter Ligasen. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Kopplung aus der jeweiligen E2 und PUB22 auf verschiedenen Ebenen bestimmt wird. Die Spezifität der Paarungen kann durch die Domänenzusammensetzung oder zelluläre Signalvorgänge reguliert werden. Des Weiteren zeigen unsere Daten, dass die subzelluläre Lokalisation des E2-E3 Paares sowohl von E2 als auch von E3 bestimmt werden kann. Im Verlauf des Projektes wollen wir die bestimmenden Faktoren für die E2-E3 Spezifität identifizieren, sowie die Regulationsmechanismen und die Art der Ubiquitinierung die durch E2-E3 Paare vermittelt wird (d.h. Anzahl der Ubiquitin-Anhänge und Art der Verknüpfung). Eine detaillierte funktionelle Analyse wird zudem Einblick in die biologische Rolle der jeweiligen E2s ermöglichen. Zudem werden Werkzeuge und Methoden im Rahmen dieses Projektes entwickelt, die die Identifikation der E2-E3 Paare ermöglichen und somit auch die eingehende Analyse der E3-Ubiquitin-Ligasen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Peter Beyer