Phosphatidylinositolphosphate und ihre Effektorproteine in Phagosomen-Lysosomen-Bindung und -Fusion

• Antragsteller: Professor Dr. Albert Haas
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 414783339

Phagozytose ist eine spezielle Form der Endozytose, bei der Zellen Partikel aufnehmen und zum Abbau zu Phagolysosomen transportieren. Phagosomen entwickeln sich zu Phagolysosomen, indem sie zuerst mit frühen Endosomen, dann mit späten Endosomen und schließlich mit Lysosomen fusionieren. Um miteinander zu fusionieren, müssen sich Phagosomen und Endosomen bzw. Lysosomen aufeinander zu bewegen und Fusionsfaktoren rekruitieren. Kleine GTPasen der Rab- und Arf-Familien regulieren sowohl den Transport als auch die Fusion von Phagosomen, indem sie Motorproteine und Fusionsfaktoren auf die Membranen von Phagosomen binden. Die Fusion von Phagosomen mit späten Endosomen und Lysosomen benötigt den HOPS Komplex, der Kompartiment-spezifische kleine GTPasen miteinander vernetzt und so die Fusionpartner vor der Fusion aneinander bindet. Viele Proteine binden an HOPS. Es ist jedoch nicht bekannt, welche dieser Proteine bei welchem Schritt der Phagosomenreifung durch HOPS vernetzt werden. Die vorgeschlagene Studie wird die verschiedenen Fusionsereignisse während der Phagosomenreifung auf eine Beteiligung des HOPS Komplexes und interagierenden Proteinen (Rab2a, Rab7a, Arl8, BORC und SKIP) untersuchen. Ziel ist es, zu ermitteln, welche Proteine mit HOPS in welchem Fusionsereignis kooperieren. Außerdem soll das Projekt untersuchen, wie Phosphatidylinositolphosphate (PIPs) und das PIP- und HOPS-bindende Protein SKIP dazu beitragen, den HOPS Komplex aus seinen Untereinheiten zusammenzusetzen und/oder auf Membranen zu verankern. Insbesondere wird ein biochemischer Assay verwendet, der die Fusion von Phagosomen und Endosomen bzw. Lysosomen zellfrei nachstellt und der es erlaubt, Fusionsfaktoren zu identifizieren und einer bestimmten Unterreaktion von Fusion, wie z.B. dem Tethering, zuzuordnen. Außerdem werden massenspektrometrische Ansätze verwendet, um bisher unbekannte HOPS-Interaktoren in den verschiedenen Fusionsreaktionen der Phagosomenreifung identifizieren. Phagozytose ist eine zentrales Abwehrmittel der angeborenen Immunität und als solches werden unsere Arbeiten helfen, nicht nur die Biochemie der Membranfusion zu verstehen, sondern auch Ziele für pharmazeutische Substanzen zu identifizieren, die besonders bei Erkrankungen mit intrazellulären Pathogenen eingesetzt werden könnten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen