Analyse von MICOS unabhängigen Kontaktstellen zwischen der inneren und äußeren Membran von Mitochondrien

• Antragsteller: Dr. Max Emanuel Harner
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413985647

Mitochondrien sind essentiell in eukaryotischen Zellen. Zusätzlich zur Produktion von Energie in Form von ATP üben Mitochondrien eine Vielzahl von Funktion aus. So werden zum Beispiel Fe-S-Custer, die Häm-Gruppe, Lipide und auch Proteine in Mitochondrien synthetisiert. Um all diese Funktionen erfüllen zu können, bilden Mitochondrien eine komplexe Ultrastruktur aus, erhalten diese aufrecht und passen sie diversen metabolischen Zuständen der Zelle an. Unter Ultrastruktur von Mitochondrien versteht man die Gestalt des Membransystems. Anders als die meisten anderen Organellen, werden Mitochondrien von einer Doppelmembran umgeben, der mitochondrialen Innen- und Außenmembran. Strukturelle Elemente, die Kontaktstellen, verbinden die beiden Membranen. Kontaktstellen bestehen aus Membranproteinkomplexen, die sowohl in der Innenmembran als auch der Außenmembrane lokalisiert sind. Da über die beiden Membranen hinweg Proteine, Signalstoffe und Metabolite ausgetauscht werden, liegt der Schluss nahe, dass Kontaktstellen von eminenter Bedeutung für die Funktionalität von Mitochondrien und somit für die gesamte Zelle sind. Kontaktstellen sind seit längerem in elektronenmikroskopischen Bildern beobachtet worden. Mit Ausnahme des MICOS Komplexes, dessen essentielle Rolle in Bezug auf mitochondriale Ultrastruktur aufgeklärt wurde, ist über die molekulare Zusammensetzung und die Funktion von Kontaktstellen bislang sehr wenig bekannt.Unsere bisherigen Ergebnisse zeigen, dass neben MICOS weitere Kontaktstellen existieren. Darüber hinaus haben wir bereits eine Gruppe von sechs mitochondrialen Proteinen identifiziert, die die Kriterien für Kontaktstellen-Proteinen erfüllen, drei Proteine der mitochondrialen Innenmembran und drei der Außenmembran. Diese Kandidaten entstammen dem Screen nach Kontaktstellen-Proteinen, der zur Identifikation von MICOS führte, sind allerdings keine MICOS Untereinheiten. Somit handelt es sich bei diesen Proteinen mit hoher Wahrscheinlichkeit um Komponenten neuer, bislang nicht charakterisierter Kontaktstellen. Um die Liste der potentiellen Kontaktstellen-Proteine zu erweitern, werden wir im Zuge des hier vorgeschlagenen Projektes einen neuen, modifizierten Screen für Kontaktstellen-Proteinen durchführen. Durch Verwendung einer Mic60 Deletionsmutante wird sichergestellt, dass die hier identifizierten Kandidaten Komponenten von Kontaktstellen sind, die zusätzlich zu MICOS vorhanden sind. Die Kandidaten dienen als Grundlage zur Identifizierung neuer Kontaktstellen mittels Co-Isolierungsanalysen. Schließlich werden wir durch eine Kombination von biochemischen, zellbiologischen und biophysikalischen Methoden die neu identifizierten Kontaktstellen funktional charakterisieren. Alle bisher in Hefe identifizierten relevanten Proteine sind evolutionär hoch konserviert. Deshalb sind wir überzeugt, dass die in diesem Projekt erhaltenen Ergebnisse auch in höheren Eukaryoten von großer Bedeutung sein werden, genau wie es beim MICOS Komplex der Fall ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen