Funktionelle Interaktion von Dysferlin, Myoferlin und Lipiden in der Membranreparatur und in der Pathogenese von Dysferlinopathien

• Antragsteller: Professor Dr. Sven Thoms
• Fachliche Zuordnung: Kinder- und Jugendmedizin ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437762782

Ferlin-Proteine bestehen aus mehreren C2- Domänen und einer Transmembrandomäne am C-Terminus (tail anchor). Dysferlin und das paraloge Myoferlin sind an der Plasmamembranreparatur und an der Biogenese des T-Tubulus-Systems beteiligt. In einer vorhergehenden Studie haben wir gezeigt, dass Dysferlin seine Funktion bei der Bildung und Aufrechterhaltung des T-Tubulus-Systems durch direkte Interaktion mit Membranlipiden ausübt (Hofhuis ... Thoms, Journal of Cell Science 2017). Mutationen im Dysferlin-codierenden DYSF-Gen können die Ursache von Muskeldystrophien sein, den sogenannten Dysferlinopathien. Unklar sind aber die molekulare Funktion von Dysferlin und der Pathomechanismus von Dysferlinopathien. In diesem Projekt werden wir die Funktion und die direkten Wechselwirkungen von Dysferlin, Myoferlin und Lipiden in vitro und in vivo biochemisch untersuchen. Wir vermuten, dass Dysferlin funktionell mit Myoferlin heterodimerisieren kann, und dass Ferline Fusogene sind. Die Heterodimer-Bildung könnte erklären, warum eine Punktmutation im murinen Dysferlin-Gen einen schwerwiegenderen Krankheitsphänotyp verursacht als der vollständige Verlust von Dysferlin. Dieser ‚dominante‘ Phänotyp könnte durch den Abbau von Heterodimeren verursacht werden, was zur gleichzeitigen Reduktion der Expression von nativen Dysferlinhomologen führt. Wir werden diese Hypothesen durch Analyse der Myoferlin- und Dysferlin-Expression in einem Mausmodell, sowie durch Expressions- und Funktionsanalysen von Dysferlin(varianten) in Säugetierzellen, und durch Produktion von potentiellen Heterodimeren in Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) testen. Unsere unpublizierten Experimente mit rekonstituierten Liposomen, in denen es uns erstmalig gelungen ist, Gesamtlängendysferlin zu exprimieren, legen nahe, dass die Ferline unter definierten Bedingungen als Fusogene wirken. Um zu untersuchen, ob die Ferline biologische Membranen fusionieren können, werden wir sie exprimieren und die Calcium- und Lipid-abhängige Fusionsaktivität testen. Dieses Projekt wird detaillierten Einblick in die Funktion von Ferlinen geben und das Verständnis der Pathomechanismen von Dysferlinopathien und anderen Ferlinopathien ermöglichen. Die Ergebnisse dieser Studie werden auch dazu beitragen, die Mechanismen von Membranfusion und Membranreparatur zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen