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Projekt
Funktion und Regulation des BAG3-Chaperonnetzwerks unter mechanischem Stress
Antragsteller
Professor Dr. Jörg Höhfeld
Fachliche Zuordnung
Zellbiologie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388932620
Das Cochaperon BAG3 balanciert Genexpression, Proteintranslation und Proteinabbau unter mechanischem Stress. Proteinabbau wird dabei durch die sogenannte Chaperon-assistierte selektive Autophagie (CASA) vermittelt, die auf einer Kooperation von BAG3 mit dem Adaptorprotein SYNPO2 and dem kleinen Hitzeschockprotein (sHSP) HSPB8 basiert. In der ersten Förderperiode konnten wir Phosphorylierungsstellen in BAG3 identifizieren, die unter mechanischem Stress die Interaktion von BAG3 mit seinen Partnerproteinen beeinflussen und CASA-Aktivität regulieren. Zusätzlich konnte eine Kraft-regulierte Phosphatase in BAG3-Komplexen nachgewiesen werden. Des weiteren wurden murine Myotuben durch elektrische Pulsstimulierung mechanischem Stress unterschiedlicher Intensität ausgesetzt. Anschließend erfolgte eine systematische Analyse der Expression und autophagischen Abbaurate verschiedener Proteostase-Faktoren, Signalproteine und Zytoskelettkomponenten. So gelang es weitreichende Veränderungen der BAG3-vermittelten Proteostase während der Differenzierung von Myotuben und ihrer Anpassung an dauerhafte mechanische Stimulierung und an akuten mechanischen Stress aufzudecken. Differenzierung führt zu einer Induktion und Aktivierung der CASA-Maschinerie, involviert aber auch eine erhöhte Expression weiterer sHSPs, die neben HSPB8 mit BAG3 interagieren können, wie z.B. HSPB1, HSPB5 und HSPB7. Wir konnten zeigen, dass in differenzierten Myotuben neben dem CASA-Abbauweg weitere autophagische Abbauvorgänge aktiv sind, die von sHSPs und dem Filamin-interagierenden Protein FILIP1 vermittelt werden. In der Tat führt akuter mechanischer Stress zu einem Abschalten des konventionalen CASA-Wegs, wohingegen andere autophagische Abbauvorgänge aktiv bleiben oder induziert sind. Unsere Arbeiten belegen die zentrale Bedeutung des BAG3-assoziierten sHSP-Netzwerks für den Schutz gegen mechanischen Stress und decken eine unerwartete Diversität von Autophagie-Wegen unter mechanischem Stress auf. Ein Hauptziel der geplanten Arbeiten wird es sein, die verschiedenen Autophagie-Wege gegeneinander abzugrenzen und hinsichtlich der beteiligten ausführenden Komponenten, regulatorischen Faktoren und umgesetzten Klienten zu charakterisieren. Dazu wird in systematischer Weise eine siRNA-vermittelte Depletion von Mediatoren und Regulatoren durchgeführt werden, um so eine Kooperation bzw. unabhängige Funktionsweise aufzudecken. Komplexe ausführender Proteine werden isoliert und proteomisch charakterisiert werden, um Interaktionspartner und betroffene Klienten zu identifizieren. Durch die gezielte Induktion verschiedener Zustände des BAG3-Netzwerks wird es möglich sein, adaptive Veränderungen des Netzwerks mit Änderungen der Phosphorylierung von BAG3 und BAG3-assoziierten Proteinen zu korrelieren. Im Rahmen der Forschungsgruppe soll schließlich ein genereller Charakter der aufgedeckten Mechanismen für den Schutz gegen mechanischen Stress in unterschiedlichen Zellen und Geweben verifiziert werden.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
