Molekulare Mechanismen der Frachtaufnahme, Abschnürung und der Dissoziation der Hülle von intrazellulären Transportvesikeln

• Antragsteller: Professor Dr. Felix Wilhelm Theodor Wieland
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 287901311

Intrazellulärer Transport von Membranen und Proteinen erfolgt in eukaryotischen Zellen mithilfe von proteinumhüllten Vesikeln. Wir erforschen die Struktur solcher Vesikel und die molekularen Mechanismen, die ihrer Bildung und Funktion zugrunde liegen, wie die selektive Aufnahme von Protein- und Lipid-Fracht und die Dissoziation ihrer Proteinhülle. Wir haben in Rekonstitutionsexperimenten mit rekombinanten Hüllproteinen und Liposomen definierter Zusammensetz die minimale Proteinausstattung definiert, die notwendig und ausreichend zur Bildung von COPI Vesikeln ist.Obwohl grundlegende strukturelle Elemente von Proteinuntereinheiten von COPI, COPII und Clathrin-umhüllten Vesikeln Ähnlichkeiten aufweisen, ist die Gesamtstruktur der COPI Proteinhülle im Vergleich zu den anderen gut untersuchten Hüllproteinen unterschiedlich aufgebaut. Diese Unterschiede könnten unteschiedliche Mechanismen bei der Aufnahme von Transport-Fracht in die Vehikel bedingen. Im Gegensatz zu den Hüllen der COPII- und der Clathrin-umhüllten Vesikel, die in zwei Schritten aufgebaut werden, wird die COPI Hülle in einem einzigen Schritt an die Donor-Membran rekrutiert. Andrerseits gibt es für alle Klassen von umhüllten Vesikeln auch Gemeinsamkeiten in den Mechanismen, die der Rekrutierung von Hüllproteinen unterliegen. Möglicherweise gibt es auch einen generalisierbaren Mechanismus der Membran-Abschnürung (Scission).Basierend auf unseren Ergebnissen zur Struktur der COPI-Hülle, wie sie auf der Membran gebunden vorliegt, planen wir in diesem Antrag i) die strukturelle Basis der Abschnürreaktion zu untersuchen und zu prüfen, ob der Scission aller Vesikel, die mit kleinen G-Proteinen gebildet werden, ein generalisierbarer Mechanismus zugrunde liegt,, ii) die Spezifität der unterschiedlichen COPI und COPII Isoformen für Protein-und Lipidfracht zu analysieren, sowie iii) aufzuklären, wie GTPase aktivierende Proteine die Dissoziation der COPI-Hülle bewirken und möglicherweise helfen, Coatomer wieder in seine lösliche Form zu überführen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen