Mechanistische Untersuchung der Assemblierung von Membranproteinkomplexen.

• Antragsteller: Dr. Tino Pleiner
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422880195

Alle wichtigen zellulären Prozesse, von der Vervielfältigung des Erbguts bis hin zur Zellkommunikation, sind entscheidend von der funktionalen Assemblierung von Proteinen in Komplexe abhängig. Die Bildung von Proteinkomplexen muss von zellulären Prozessen sorgfältig gesteuert werden, um funktionale Makromoleküle mit definierter Stöchiometrie zu erzeugen. Überzählig synthetisierte oder permanent unassemblierte Untereinheiten solcher Komplexe müssen von Qualitätskontrollmechanismen der Zelle erkannt und abgebaut werden. Es gilt zu verhindern, dass solch „verwaiste“ Untereinheiten durch unspezifische Bindung mit anderen Prozessen interferieren oder gar toxische Aggregate in der Zelle bilden. Für integrale Membranproteine, wie z.B. Ionenkanäle, Transporter oder Rezeptoren, die essentielle zelluläre Funktionen ausführen, stellt die Ausbildung der finalen Quartärstruktur eine besondere Herausforderung dar. Viele Membranproteine enthalten Transmembrandomänen, welche zwar wichtig für Funktion und Oligomerisierung sind, aber aufgrund ihrer biophysikalischen Eigenschaften selbst nicht thermodynamisch stabil in der Membran wären. Wir wissen relativ wenig über die zelluläre Faktoren, die unassemblierte Untereinheiten von Komplexen in der Membran des endoplasmatischen Retikulums (ER) stabilisieren und darüber entscheiden ob diese weiterhin einbaufähig sind oder endgültig abgebaut werden müssen.Mit diesem Antrag schlage ich vor zelluläre Qualitätskontrollfaktoren zu identifizieren, welche die Assemblierung von Membranproteinkomplexen im ER der Säugetiere koordinieren. Dafür werde ich mich zweier komplementärer Techniken bedienen. Bevorzugt werde ich versuchen Komplexe dieser Faktoren mit Modell-Membranproteinuntereinheiten in einem etablierten in vitro-Translations- und ER-Insertionssystem zu erzeugen und biochemisch zu reinigen. Die Identifizierung erfolgt dann über Massenspektrometrie. Parallel dazu werde ich auch einen genetischen Screen aufsetzen, welcher mittels fluoreszenter Membranproteinreporter eine Selektion essentieller Kandidaten durch Fluoreszenz-aktivierte Zellsortierung ermöglichen sollte.Die identifizierten Qualitätskontrollfaktoren werden dann durch strukturelle und funktionale Techniken weiter analysiert, um die molekularen Mechanismen der Assemblierung von Membranproteinkomplexen im physiologischen Kontext, aber auch in Krankheitszuständen besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Rebecca Voorhees