Proteintransport in Peroxisomen über Mitochondrien: Charakterisierung des Mechanismus und dessen Einfluss auf die Ausbildung von Organell-Kontaktstellen.

• Antragsteller: Dr. Johannes Freitag
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455559921

Die Phosphatase Ptc5 aus Saccharomyces cerevisiae enthält Zielsteuerungssequenzen für Mitochondrien und Peroxisomen und wird mit Hilfe eines neuartigen Mechanismus über die Mitochondrien in die Peroxisomen transportiert (Stehlik et al, 2020). Dieser Mechanismus soll nun im Detail charakterisiert werden (1.). Außerdem soll die folgende Arbeitshypothese überprüft werden: Kontaktstellen zwischen Peroxisomen und Mitochondrien können sich durch den Import von Proteinen bilden, die konkurrierende N- und C-terminale Zielsteuerungssequenzen aufweisen und daher mit den Importkomplexen beider Organellen gleichzeitig interagieren können (Prinzip des Tauziehens)(2.).1. Charakterisierung von Faktoren für die Translokation1.1 Die konkurrierenden Zielsteuerungssequenzen zuvor identifizierter Kandidatenproteinen (Stehlik et al, 2020) sollen analysiert werden.1.2 Gene, die bereits mit einem systematischen Screen identifiziert werden konnten (z. B Komponenten des ERMES Komplex), sollen nun hinsichtlich der Funktion ihrer Genprodukte für die Translokation von Ptc5 genauer untersucht werden. Darüberhinaus sollen essentielle Komponenten des mitochondrialen Importapparats mit in die Analyse einbezogen werden.1.3 Die Daten aus den in vivo Experimenten sollen mit Hilfe biochemischer Rekonstitutionsexperimente validiert werden.2. Charakterisierung der biologischen Funktion des neuartigen TransportwegsIn diesem Projektteil soll die Frage geklärt werden, wie Proteine mit konkurrierenden Nterminalen mitochondrialen und C-terminalen peroxisomalen Zielsteuerungssequenzen die physikalische Interaktion von Mitochondrien und Peroxisomen beeinflussen.2.1 Die Auswirkung konditionaler peroxisomaler Mutanten auf die Bildung/Auflösung von Kontaktstellen zwischen Mitochondrien und Peroxisomen soll aufgeklärt werden.2.2 Kandidatenproteine mit konkurrierenden Zielsteuerungssignalen sollen genauer charakterisiert werden. Wird z. B. der Austausch von Metaboliten zwischen Mitochondrien und Peroxisomen durch molekulares Tauziehen während des Imports unterstützt?2.3 Ferner werden wir ein künstliches und schaltbares Kontaktprotein für Peroxisomen und Mitochondrien erzeugen und dessen Einfluss auf die Translokation von Proteinen und die Funktion der Peroxisomen untersuchen.Die vorgeschlagenen Experimente werden zeigen, wie Proteine mit konkurrierenden Zielsteuerungssequenzen und das sich ableitende molekulare Tauziehen die Interaktion von Mitochondrien und Peroxisomen beeinflussen. Wir sind davon überzeugt, dass diese Untersuchungen bedeutsam sind, weil Mitochondrien und Peroxisomen sich in ihrer Funktion überlappen, aber die physikalische Interaktion beider Organellen noch nicht hinreichend verstanden ist. Da auch Proteine in Säugern konkurrierende mitochondriale und peroxisomale Signale aufweisen, ist es wahrscheinlich, dass die Ergebnisse aus der hier vorgeschlagenen Studie auch auf dieses System übertragbar sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen