Molekulare Mechanismen der Zusammenarbeit des TOM Komplexes mit dem TIM23 Komplex während des Proteinimports in Mitochondrien

• Antragstellerin: Dr. Dejana Mokranjac
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450889947

Die Biogenese von Mitochondrien ist abhängig vom Import von über tausend Proteinen, die als Präproteine mit spezifischen Signalsequenzen von cytosolischen Ribosomen synthetisiert werden. Hierbei übernehmen unterschiedliche mitochondriale Proteintranslokasen die Erkennung der Signalsequenzen, den Import in die mitochondrialen Subkompartimente und die Prozessierung der Präproteine. Die große Mehrheit der Präproteine verfügt über eine positiv geladene, N-terminale Signalsequenz und wird mit Hilfe des TOM-Komplexes (in der äußeren Membran) und des TIM23-Komplexes (in der inneren Membran) importiert. Wie diese Translokasen bei der Sortierung der Präproteine zusammenarbeiten, um einen zielgerichteten Import zu ermöglichen, ist bisher nicht vollständig geklärt. In der vorliegenden Studie werden wir biochemische Methoden mit zellbiologischen, genetischen und strukturbiologischen Untersuchungen verbinden, um die molekularen Grundlagen der Translokation von Präproteinen über die beiden mitochondrialen Membranen zu verstehen. Zum einen untersuchen wir die dynamischen Interaktionen zwischen den beiden Intermembranraum-Domänen von Tim50 (aus dem TIM23 Komplex), die die Übergabe des Präproteins vom TOM an den TIM23-Komplex koordinieren. Dabei werden wir besonders die kürzlich von uns etablierte unabhängige und funktionale Expression der beiden Domänen im Intermembranraum nutzen, um genauere Einblicke zu erhalten. Die so erhaltenen Daten werden wir mit etablierten Methoden untermauern. Zum anderen wollen wir den bei der Translokation entstehenden TOM-TIM23-Superkomplex funktional untersuchen und strukturell charakterisieren. Die kürzlich von uns entwickelte Methode zur in-vivo-Vernetzung der beiden Translokasen wird hierbei von großem Nutzen sein.Unser Ziel ist es die Zusammenarbeit der TOM-Translokase in der äußeren Membran mit der TIM23-Translokase in der inneren Membran aufzuklären. Somit werden wir wichtige Erkenntnisse über die molekularen Grundlagen der Biogenese von Mitochondrien erhalten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen