Untersuchung regulatorischer Proteine des metabolischen Netzwerkes zellulärer Fettspeicherorganellen

• Antragstellerin: Dr. Lucia Mastrototaro, seit 1/2020
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389196102

Zellen speichern Fett in speziellen Organellen, den lipid droplets (LDs). Als zentrale Komponente des Fettstoffwechsels spielen diese eine entscheidende Rolle bei der Bereitstellung von Metaboliten für zelluläre Prozesse und letztlich im Krankheitsbild der Fettleibigkeit (Adipositas) und Folgeerkrankungen wie Typ-2-Diabetes. Die Einbindung der LDs in ein gesamtzelluläres, metabolisches Netzwerk bedarf der funktionellen Kopplung von LDs und anderen zellulären Organellen. Welche Faktoren hierfür benötigt werden und wie diese reguliert werden, ist bisher nicht bekannt. Das Ziel dieses Projektes ist es, das metabolische Netzwerk der LDs umfassend zu charakterisieren. Zur Identifizierung regulatorischer Proteine der funktionellen Kopplung zwischen LDs, anderen Organellen und Stoffwechselwegen, wurde eine Durchlußzytometrie-Screeningplattform im Modellorganismus Hefe, Saccharomyces cerevisiae, entwickelt. In einem Genom-weiten Screen wurden so Proteine identifiziert, die für die metabolische Nutzung von LDs benötigt werden und bei der funktionellen Kopplung dieser Organellen eine Rolle spielen. Im Rahmen dieses Projektes wird die Funktion dieser Proteine bis ins molekulare Detail aufgeklärt. Hierzu sind folgende Forschungsansätze geplant: 1) Analyse der identifizierten Proteine und ihrer Funktion durch zellbiologische, biochemische und Mikroskop-basierte Methoden. 2) Anwendung massenspektrometrischer Methoden zur Untersuchung der zellulären Lipidzusammensetzung. Hierdurch werden wir analysieren, wie die identifizierten Proteine die Verteilung und den Stoffwechsel der aus den LDs freigesetzten Fetten beeinflussen. 3) Untersuchung der Funktion von identifizierten und konservierten Proteinen in einem Hepatozyten Zellkulturmodell. Hiermit werden evolutionär konservierte Mechanismen, die der Einbindung der LDs in ein metabolisches Netzwerk zugrunde liegen, identifiziert. Vor dem Hintergrund der wachsenden Anzahl an übergewichtigen und fettleibigen Menschen weltweit und den damit verbundenen Folgekrankheiten bewerten wir unsere Arbeit als essentiell für das Verständnis der zugrunde liegenden zellulären Mechanismen und für die Entwicklung zukünftiger therapeutischer Ansätze.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Daniel Markgraf, bis 12/2019