Molekulare und funktionelle Charakterisierung einer Membrankontaktzone zwischen Peroxisomen und dem endoplasmatischen Retikulum

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Markus Islinger
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397476530

Organellkontaktzonen geraten zurzeit vermehrt in den wissenschaftlichen Fokus. Auf molekularer Ebene wurden bisher Kontaktzonen zwischen Mitochondrien und dem endoplasmatischen Retikulum (ER) sowie der Plasmamembran und dem ER untersucht. Diese Kontaktzonen sind nicht nur für den direkten Transfer von Metaboliten verantwortlich sondern sind sondern sind auch an wichtigen zellulären Signaltransduktionsprozessen beteiligt, wie zum Beispiel der Regulation von endoplasmatischem Retikulum-(ER)-stress oder des mitochondrialen Apoptosewegs. Kontakte zwischen Peroxisomen (PO) und dem ER wurden elektronenmikroskopisch schon vor langer Zeit dargestellt. Wir konnten nun einen Tethering-Komplex zwischen dem peroxisomalen Acyl-CoA binding domain-containing protein 5 (ACBD5) und dem Vesicle-associated membrane protein-associated protein B (VAPB) des ER identifizieren, der eine molekulare Grundlage für derartige Kontakte bildet. Wir vermuten, dass der korrespondierende Membrankontakt zwischen dem ER und PO am Austausch von Metaboliten (z.B. Etherlipid- oder Phospholipidvorstufen) beteiligt ist und damit an der Regulation des zellulären Lipidstoffwechsels oder PO-Proliferation beiträgt. Bemerkenswerter Weise wurden kürzlich erste Patienten mit einer ACBD5-Deletion beschrieben, wodurch die funktionelle Bedeutung dieses Proteins für die menschliche Gesundheit unterstrichen wird. Um folglich erste Erkenntnisse zur Funktion der von ACBD5 und VAPB vermittelten ER-PO Kontaktzone zu gewinnen, werden wir vier spezifische wissenschaftliche Einzelaspekte zur Bedeutung der ER-PO Kontaktzone bearbeiten: (1) Charakterisierung weiterer Interaktionspartner von ACBD5 und seines nächsten peroxisomalen Verwandten ACBD4, um neue Informationen zu über die Funktion dieser Proteinunterfamilie zu erhalten; (2) allgemeine Charakterisierung des Proteoms der ER-PO Kontaktzone mittels einer Kombination aus subzellulären Fraktionierungsexperimenten/BioID und quantitativer Massenspektrometrie; (3) Entschlüsselung der verschieden funktionalen Aspekte von ACBD5 in Membranlipidtransfer, Fettsäureimport und Pexophagie; (4) Charakterisierung des Phänotyps der ACBD5-Knockout Maus, um Erkenntnisse zur pathologischen Relevanz der mit einer ACBD5 Deletion assoziierten peroxisomalen Erkrankung zu gewinnen. Zusammengefasst hat dieser Forschungsantrag somit zum Ziel, grundlegende Daten zur funktionellen und medizinischen Relevanz einer ER-PO Kontaktzone zu generieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen