Regulation der Vererbung von Mitochondrien durch Myosin XIX (Myo19)

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Bähler
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419818378

Mitochondrien besitzen ein eigenes Genom und können daher nicht de novo gebildet werden. Dies bedeutet, dass während der Zellteilung die Auftrennung der Mitochondrien auf die Tochterzellen koordiniert sein muss. Die Mitochondrien sind sehr dynamisch, sie fusionieren miteinander und teilen sich und diese Dynamik verändert sich während des Zellzyklus. Das Verhindern ihrer Teilung oder die Förderung ihrer Fusion führen zu einem stochastischen Ausbleiben der Zellteilung. Veränderte Bewegungen oder Anordnungen der Mitochondrien behindern ihre korrekte Auftrennung während der Zellteilung. Sowohl ein zu geringer als auch ein zu hoher Anteil an Mitochondrien wurde mit verschiedenen zellulären Mängeln und der Entstehung von Krankheiten in Verbindung gebracht. In Säugetierzellen verläuft der Transport von Mitochondrien vorwiegend entlang von Mikrotubuli. Die Motorproteine Kinesin und Dynein heften sich mit Hilfe des Verbindungsproteins TRAK an die in der äußeren Mitochondrienmembran verankerte Rho-GTPase Miro und transportieren Mitochondrien in beide Richtungen entlang von Mikrotubuli. Es finden sich jedoch auch Aktinfilament-abhängige Motormoleküle an Mitochondrien. Das Motorprotein Myosin XIX (Myo19) konkurriert mit dem Verbindungsprotein TRAK um die Bindung an Miro und diese Bindung stabilisiert Myo19. Ein Ausschalten oder die Überexpression von Myo19 führen zu einer zellulären Umverteilung der Mitochondrien von der Zellperipherie mehr zur Zellmitte um den Kern hin. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Miro die Bewegungen von Mitochondrien entlang von Mikrotubuli und Aktinfilamenten koordiniert. Während der Mitose führt das Fehlen von Myo19 zu einer asymmetrischen Anreicherung der Mitochondrien in der Region der beiden Spindelpole und bei der folgenden Zellteilung zu einer ungleichmäßigen Auftrennung auf die Tochterzellen. Zusätzlich zeigen Myo19-defiziente Zellen ein stochastisches Ausbleiben der Zellteilung. Wie Myo19 die Aufteilung der Mitochondrien und die Zellteilung reguliert und was die Folgen der ungleichmäßigen Auftrennung der Mitochondrien sind, ist nur unzureichend verstanden. Wir möchten besser verstehen lernen, wie genau Myo19 die Auftrennung der Mitochondrien während der Mitose reguliert. Dazu wollen wir ein breites Spektrum an modernen zellbiologischen Methoden einsetzen. Zusätzlich möchten wir untersuchen, wie die Zellen mit einem veränderten Gehalt an Mitochondrien umgehen und welche Konsequenzen sich daraus ergeben. Dazu werden wir die Myo19-defizienten Zellen nach ihrem Gehalt an Mitochondrien sortieren und verschiedene funktionelle und metabolische Parameter in Abhängigkeit der Mitochondrienmenge analysieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen