Funktionelle Charakterisierung des putativen lysosomalen Transporterproteins Major facilitator superfamily domain containing 1 (Mfsd1) und seiner Rolle beim sinusoidalen Obstruktionssyndrom

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Damme
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315767030

Lysosomen sind Membran-umschlossene Organellen, deren Hauptaufgabe darin besteht, intrazelluläre und extrazelluläre Makromoleküle durch eine Reihe spezifischer saurer Hydrolasen abzubauen. Nach dem enzymatischen Abbau dieser Makromoleküle zu niedermolekularen Monomeren wie Aminosäuren oder Monosacchariden, werden diese durch Transmembranproteine, sogenannte Exporter, aus den Lysosomen in das Zytosol exportiert, wo sie für die Neusynthese von Metaboliten zur Verfügung stehen. Obwohl die Transporter für einige wenige Metabolite bekannt sind, ist die überwiegende Mehrheit, insbesondere für Aminosäuren und Monosaccharide, bislang unbekannt. Neben dem reinen Export von Aminosäuren ist zudem bekannt, dass einige Aminosäuretransporter eine wichtige Rolle bei der mechanistic Target of Rapamycin complex (mTORC1)-vermittelten Regulation und Wahrnehmung von Nährstoffen spielen. Das Ziel der hier beantragten Experimente ist es, die Funktion und Substrat(e) des lysosomalen Membranproteins aus der solute carrier superfamily, Mfsd1, aufzuklären. Für Mfsd1 wird eine Bedeutung als Transporter für kleine lösliche Substanzen angenommen, und unsere präliminären Ergebnisse deuten auf eine Lokalisation in den Lysosomen. Substrate(e) von Mfsd1 sind allerdings bislang unbekannt. Wir planen, die physiologische Rolle von Mfsd1 und dessen Funktion als Transporter durch eine detaillierte Charakterisierung des Proteins, Mfsd1-defizienter- und überexprimierender Zellen und die Analyse einer Mfsd1-knockout Maus aufzuklären. Zudem soll eine mögliche Rolle von Mfsd1 auf die mTORC1-vermittelte Signalweiterleitung untersucht werden. Bei unseren präliminären Analysen von Mfsd1-knockout Mäusen konnten wir einen früh auftretenden Leber-Phänotyp erkennen, der durch eine Obstruktion der Sinusoide und das Absterben von Sinusendothelzellen charakterisiert ist. Beide Pathologien weisen auf eine Leber-Erkrankung im Menschen hin (sinusoidales Obstruktionssysdrom). Im Rahmen der geplanten Experimente soll daher die Rolle von Mfsd1 beim sinusoidalen Obstruktionssyndrom untersucht werden. Weiterhin konnten wir in Vorexperimenten zeigen, dass Mfsd1 mit einem weiteren lysosomalen Membranprotein namens Glmp interagiert. Glmp- und Mfsd1 knockout Mäuse weisen interessanterweise einen sehr ähnlichen Phänotyp auf. Die Interaktion beider Proteine soll daher näher untersucht werden. Zusammenfassend werden die im Rahmen des Antrags geplanten Experimente bislang unbekannte Transportfunktionen an der lysosomalen Membran aufklären. Wir werden die Transportersubstrate von Mfsd1 bestimmen und die physiologische Rolle von Mfsd1 insbesondere beim sinusoidalen Obstruktionssysndrom durch die Analyse von knockout-Mäusen besser verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen