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Projekt
Einfluss von Oligodendrozytenfaktoren in vivo auf die Heterogenität der inneren Mitochondrienmembran in Axonen von retinalen Ganglienzellen und Bahnen der weißen Substanz
Antragstellerin
Dr. Wiebke Möbius, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Zellbiologie
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 401510699
Die effiziente Weiterleitung von Aktionspotenzialen und der axonale Transport in Nervenfasern des Zentralnervensystems hängen von der Myelinisierung durch Oligodendrozyten ab, die die axonale Energiehomöostase auf verschiedene Weise unterstützen. Eine gestörte Myelinfunktion verursacht Neurodegeneration, die mit Veränderungen der Morphologie und Funktion der axonalen Mitochondrien einhergeht. Retinale Ganglienzellen, deren Axone entlang des stark myelinisierten Sehnervs verlaufen, scheinen besonders anfällig für mitochondriale Dysfunktion zu sein. Wir werden unsere Studien über die lokale mitochondriale Heterogenität in diesen Neuronen in einem dysmyelinisierenden Mausmodell fortsetzen, dem das Proteolipidprotein (PLP) fehlt. Oligodendrozyten unterstützen den axonalen Energiestoffwechsel nicht nur durch die Bereitstellung von Metaboliten wie Laktat und Pyruvat, sondern auch durch die Freisetzung von Exosomen, die Proteine und Nukleinsäuren enthalten. In der Plp-defizienten Maus werden weniger Exosomen ausgeschieden, die auch eine veränderte Zusammensetzung aufweisen und den axonalen Transport nicht unterstützen. Eine wichtige Komponente, die in den Exosomen der Plp-defizienten Maus fehlt, ist die Deacetylase Sirtuin 2 (SIRT2). Dieses Enzym ist in Oligodendrozyten stark exprimiert. Kürzlich wurde gezeigt, dass der Exosomen-vermittelte Transfer von SIRT2 zu einer Deacetylierung innerer mitochondrialer Membranproteine führt und die axonale ATP-Produktion erhöht. Daher wollen wir die Rolle der Proteinacetylierung im Allgemeinen und speziell den Einfluss von SIRT2 auf die Funktion der axonalen Mitochondrien in der Plp-defizienten Maus untersuchen. Zu diesem Zweck planen wir, neuronale Mitochondrien aus den Bahnen der weißen Substanz zu isolieren und ihr Proteom- und Acetylom-Profil sowie ihre Atmungsaktivität in der Plp-defizienten Maus zu analysieren. Um speziell die Rolle von SIRT2 zu untersuchen, planen wir einen AAV-vermittelten Gentransfer von SIRT2 in ZNS-Neuronen unter Umgehung der Plp-defizienten Oligodendrozyten. Um die Auswirkungen des SIRT2-Transfers auf axonale Mitochondrien zu beurteilen, werden wir rekombinantes SIRT2 in Axonen lokalisieren und die axonale Mitochondrienstruktur durch Analyse ihrer Form, Verteilung und Cristae-Morphologie untersuchen. Darüber hinaus werden wir axonale Schwellungen als Indikatoren für einen gestörten axonalen Transport quantifizieren. Zusammenfassend hoffen wir, Einblicke in kritische Veränderungen der axonalen mitochondrialen Proteinzusammensetzung und den Zustand ihrer posttranslationalen Modifikation zu gewinnen, um die Heterogenität der inneren mitochondrialen Membran als Folge der gestörten axo-glialen Unterstützung besser zu verstehen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
