Membranproteinfaltung in einer beengten Umgebung

• Antragsteller: Professor Dr. Alexej A. Kedrov
• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281307340

Obwohl Membranproteine zweifellos von äußerst wichtiger biomedizinischer Bedeutung sind, verbleiben das Verständnis ihrer Funktion, ihrer Stuktur und den zugrundeliegenden Proteinfaltungsmechanismen eine Herausforderung für die biomolekulare Forschung. Prinzipien der Proteinstabilisierung und Membraninsertion vermittelt durch das Sec/YidC-Translokon wurden bisher entweder in unphysiologischer Detergenzumgebung oder in minimalistischen Liposomensystemen untersucht. Native zelluläre Membranen dagegen, sind durch eine hohe Dichte an integralen und peripheren Membranproteinen und somit durch makromolekulares Crowding charakterisiert. Letzteres beeinflußt Faltung und Stabilität von löslichen Proteinen. Im Gegensatz dazu wurde der Einfluß von makromolekularem Crowding auf die Faltung von Membranproteinen bisher nicht untersucht. Mit diesem Projekt beabsichtige ich Mechanismen der Membranproteinbiogenese in nativen Crowding-Verhältnissen ähnlichen Bedingungen zu untersuchen. Hierfür werde ich neue Modellmembranen etablieren, die Crowding-Agenten wie integrale Membranproteine oder Membranverbundene Polimere mit hoher Dichte erhalten, um die Crowding Bedingungen innerhalb und an den Grenzflächen zellulärer Membranen nachzuahmen. Sec/YidC-vermittelte Protein-Insertions- und Faltungs-Reaktionen sollen in den konstruktierten Membranen rekonstituiert werden. Mittels biophysikalischer und biochemischer Methoden wird die Membranproteinbiogenese verfolgt werden von der Zielsteuerung translatierender Ribosomen über ihr Andocken am Sec/YidC-Translokon zur Membranproteininsertion, ihrer Faltung und evtuellen Oligomerisierung in einer beengten Umgebung. Die Ergebnisse werden potentielle Engpässe in der komplexen Membranproteinbiogenese aufdecken. Sie werden weiterhin funktionale Mechanismen des Translokons und Membran-assoziierter Chaperone unter vergleichbaren Bedingungen wie sie in der Zelle vorliegen beschreiben und somit ein verbessertes Model für das Verständnis der Membranproteinfaltung liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen