Charakterisierung der molekularen Funktion von TECPR2

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Behrends, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437166575

Erbliche sensorische und autonome Neuropathie 9 (HSAN9) ist eine seltene, tödliche neurologische Erkrankung, die durch Mutationen in dem Gen verursacht wird, das für TECPR2 kodiert. Aus früheren Arbeiten wissen wir, dass TECPR2 für den lysosomalen Abbau von Autophagosomen und den ER-zu-Golgi-Transport erforderlich ist. Es bleibt jedoch unklar, wie genau TECPR2 in die Autophagie bzw. der Sekretion involviert ist und welche Konsequenzen aus defektem TECPR2 resultieren, die mit einer Beteiligung an diesen Prozessen zusammenhängt. In der vergangenen Förderperiode sind wir diesen Fragen nachgegangen, indem wir nach Proteinen gesucht haben, die TECPR2 für ihren Transport aus dem ER und ihrer Sortierung innerhalb der Zelle benötigen. Daher haben wir eine Reihe proteomischer Ansätze verwendet, um systematisch Defekte entlang des sekretorischen Weges in einem Zellmodell zu untersuchen, das HSAN9 nachahmt. Diese globale Analyse enthüllte tiefgreifende Veränderungen in verschiedenen Transportstufen, einschließlich der Bildung von ER Austrittstellen, dem Transport zum Golgi, der Sortierung von Proteinen zum Lysosom oder der Plasmamembran sowie der Sekretion von Proteinen in den extrazellulären Raum. Einige der betroffenen Proteine sind potenziell relevant für HSAN9. Darüber hinaus haben wir eine Reihe von ER- und Golgi-assoziierten Bindungspartnern von TECPR2 identifiziert, deren Bindung verloren geht, wenn das C-Terminus von TECPR2 aufgrund von pathogenen Mutationen fehlt. Dieses deutet auf einen Funktionsverlust von TECPR2 in HSAN9 hin. Dennoch bleiben mechanistische Einblicke in die Art und Weise, wie TECPR2 Wechselwirkungen mit Transport- und Sortier-Komponenten koordiniert, unklar. Daher sind wichtige Elemente, die dazu beitragen könnten, die molekulare Funktion von TECPR2 zu verstehen, noch nicht vollständig verstanden. In der nächsten Förderperiode möchten wir uns daher auf die Identifizierung und Charakterisierung von TECPR2-Bindungsstellen konzentrieren, die kritische Interaktionen mit Partnerproteinen und zellulären Membranen vermitteln und dadurch zur Regulation von Protein Transport- und Sortiervorgängen durch TECPR2 beitragen. Hierzu werden wir Strukturvorhersage-geführte Mutagenese und biochemische Assays mit Rekonstitutions-experimenten in Knockout-Zellen, Interaktions- und Nachbarschafts-Proteomik sowie konfokaler Mikroskopie kombinieren. Darüber hinaus werden wir klären, ob und wie TECPR2 von ATG8-Familienproteinen und dem neu identifizierten TECPR2-Bindungspartner Casein-Kinase 2 reguliert wird. Schließlich werden wir nach der Untersuchung der Relevanz von Gerüst- und Regulierungsmodulen von TECPR2 in Modellzellen mit experimenteller Störung unsere Ergebnisse bezüglich der Funktionsweise von TECPR2 in pathophysiologisch relevanten Zellen validieren. Die erwarteten Ergebnisse werden mechanistische Einblicke in die biochemische und zelluläre Rolle von TECPR2 liefern und unser Verständnis der molekularen Folgen von TECPR2 Defekten vertiefen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen