Transport und Stabilität der Drosophila Photorezeptor-Proteine Rhodopsin und TRPL

• Antragsteller: Professor Dr. Armin Huber
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262213503

Photorezeptoren von Drosophila sind ein Modellsystem für Untersuchungen zum Transport von Membranproteinen und es wurden bereits wesentliche Komponenten für den Transport des Sehfarbstoffs Rhodopsin zur Photorezeptormembran identifiziert. Dazu gehören Chaperone, die Rhodopsin durch den sekretorischen Weg begleiten, aber auch Rab GTPasen und Interaktionspartner von Rab-Proteinen. Für die Entfernung von Rhodopsin aus der Membran ist üblicherweise eine Interaktion mit Arrestinen nötig. Es scheint aber auch ein von Arrestin unabhängiger Internalisierungsweg zu existieren, der eine Aktivierung des visuellen G-Proteins voraussetzt. Mindestens zwei der Proteine des Rhodopsintransports, XPORT und Rab11, werden auch für den Transport des Ionenkanals TRP zur Photorezeptormembran benötigt, was einen gemeinsamen Transportweg für Rhodopsin und TRP nahelegt. Der Transport des zweiten lichtabhängigen Ionenkanals, TRPL, hängt aber nicht von XPORT und Rab11 ab und scheint eine separate Transportroute zu nutzen. In dem vorgeschlagenen Projekt wollen wir den Turnover von Rhodopsin und TRPL untersuchen und neue Komponenten der Transportwege für diese Proteine identifizieren. Mit Hilfe einer Drosophila-Mutante, die ein konstitutiv-aktives Gqalpha-Protein exprimiert, soll der postulierte G-Protein-abhängige Internalisierungsweg für Rhodopsin untersucht werden. In dieser Mutante degenerieren die Photorezeptoren und wir werden untersuchen, ob diese retinale Degeneration daher kommt, dass vermehrt Ca2+ in die Photorezeptoren einströmt, oder daher, dass Rhodopsin massiv internalisiert wird. Dazu werden wir das konstitutiv-aktive Gqalpha-Allel entweder in Mutanten einkreuzen, bei denen die Phototransduktion nach Gqalpha abgeschaltet ist und somit kein Ca2+ einströmt, oder Fliegen verwenden, die einen drastisch reduzierten Rhodopsingehalt aufweisen. In Bezug auf den TRPL-Transport identifizierten wir bereits ein bisher unbekanntes Protein, CG30118, das für den Transport von TRPL zum Rhabdomer gebraucht wird aber nicht für den Transport von Rhodopsin oder TRP. Wir werden CG30118 biochemisch charakterisieren und Interaktionspartner von CG30118 identifizieren, um einordnen zu können, in welchem Kontext dieses Protein am Transport von TRPL beteiligt ist. Weiterhin wollen wir bei spezifischen Lichtbedingungen neue Interaktionspartner von Rhodopsin und TRPL identifizieren. Hierzu werden wir einen Proteomics-Ansatz verwenden, der aus einer Kombination von Co-Immunpräzipitation und massenspektrometrischer Analyse der Immunpräzipitate besteht. Diese Methode wurde bereits in Vorversuchen mit TRPL getestet. Dabei konnten mögliche Interaktionspartner identifiziert werden, darunter Arrestin1, Synaptotagmin und 14-3-3 Proteine. Die Rolle dieser Proteine beim TRPL-Transport soll untersucht werden. Insgesamt sollen die im Projekt erzielten Ergebnisse zum Verständnis von prinzipiellen Transportwegen für unterschiedliche Typen von Membranproteinen in Photorezeptorzellen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen