Assemblierung einer prokaryotischen Organelle durch Tic20-ähnliche Proteine

• Antragsteller: Dr. Rene Uebe
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 414946895

Die Biogenese und Assemblierung membranöser Zellorganellen erfordert eine Vielzahl von Prozessen wie Membranremodellierung und raumzeitlich korrekter Assemblierung von Proteinen. Während diese Prozesse bei Eukaryoten relativ gut charakterisiert sind, ist die Biogenese und Assemblierung von prokaryotischen Organellen oft noch schlecht verstanden. In diesem Projekt möchte ich die Proteinassemblierung von Magnetosomen, einzigartigen magnetischen Organellen aus magnetotaktischen Bakterien, untersuchen. Meine vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass MamF-ähnliche Proteine, die mit Tic20, einem Protein-Translokationskanal der inneren Membran von Chloroplasten, verwandt sind, eine zentrale Rolle bei der Proteinzusammensetzung von Magnetosomen spielen. Um ihre Rolle während der Magnetosomen-Assemblierung zu verstehen, werden wir zuerst alle Proteine mittels proteomischer und immunochemischer Analysen identifizieren, die in einer Mutante, der alle mamF-ähnliche Gene fehlen, mislokalisieren. Anschließend werden wir bestimmen, ob diese mutmaßlichen Substrate direkt mit MamF-ähnlichen Proteinen interagieren, indem wir bakterielle Zwei-Hybrid-Assays und PAGE-basierte Methoden verwenden. Nach der Identifizierung von MM-Targeting-Determinanten in Substrat- und MamF-ähnlichen Proteinen werden wir einen fluoreszenzmikroskopischen Magnetosomen-Targeting-Assay etablieren, um den Mechanismus und das Timing der MamF-vermittelten Magnetosomen-Membrananordnung zu identifizieren. Anschließend versuchen wir den Targeting-Mechanismus mit mikroskopischen, physiologischen oder biochemischen Methoden zu überprüfen. Schließlich wird unsere funktionelle Charakterisierung der Tic20-verwandten MamF-ähnlichen Proteine nicht nur wichtig sein, um die Assemblierung einer prokaryotischen Organelle zu verstehen, sondern auch dazu beitragen, die Rolle von Tic20-ähnlichen Proteinen in nicht photosynthetischen Organismen aufzuklären und neue Erkenntnisse über die Evolution von Organell-spezifischen Proteintranslokasen in Eukaryoten zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen