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Projekt
Biogenese, Transport und Signalfunktion von Amphisomen an präsynaptischen Boutons.
Antragstellerinnen / Antragsteller
Dr. Maria Andres-Alonso; Professor Dr. Eckart D. Gundelfinger; Professor Dr. Michael R. Kreutz
Fachliche Zuordnung
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447288260
Amphisomen sind Hybridorganellen, die aus der Fusion von Autophagosomen mit späten Endosomen entstehen. In früheren Arbeiten haben wir festgestellt, dass Amphisomen in Neuronen durch den Einbau aktiver TrkB-Rezeptoren in Autophagosomen mit Signaleigenschaften ausgestattet sind. Wir haben gezeigt, dass der Transport und die Signalisierungsfähigkeiten von Amphisomen von SIPA1L2 kontrolliert werden, einem RapGAP-Protein, das über seine Interaktion mit Snapin als Bindeglied zum Dynein-Motorkomplex dient, und dass es auch die nachgeschaltete TrkB-Signalisierung über Rap1 und letztlich die ERK-Aktivierung reguliert. Beide Funktionen werden in einer PKA-abhängigen Weise reguliert, da die PKA-Phosphorylierung den Stopover der Organellen an Präsynapsen und die Beendigung der RapGAP-Aktivität von SIPA1L2 bewirkt, was die ERK-Aktivierung an Boutons ermöglicht. Während der ersten Förderperiode von Syntophagy untersuchten wir, wie Amphisome in Neuronen gebildet werden und welche Mechanismen zur Amphisom-Biogenese führen. Wir fanden heraus, dass Amphisome nach der Synaptogenese entstehen und dass die synaptische Aktivität wesentlich für die Biogenese dieser Organellen ist. Dementsprechend stellte sich heraus, dass eine hochfrequente Stimulation die Rekrutierung von Autophagie-Proteinen an Boutons und die Induktion von synaptischer Autophagie an Präsynapsen sowie die Biogenese von Amphisomen bewirkt. Darüber hinaus hat unsere Arbeit gezeigt, dass Bulk-Endosomen eine wesentliche Funktion als Membranspender haben, die die Bildung von Amphisomen unterstützen, und dass die Aktivierung von AMPK an Boutons für die Amphisomen-Biogenese entscheidend ist. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass die Amphisomen-Biogenese die BDNF/TrkB-abhängige lokale Proteinsynthese an Boutons reguliert. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden wir untersuchen, welche Signalmechanismen zur Induktion der synaptischen Autophagie führen, mit besonderem Augenmerk auf die AMPK-Aktivierung und die nachgeschaltete Signalgebung und wie diese mit der Rekrutierung von Autophagie-Proteinen an der Präsynapse zusammenhängt. Darüber hinaus wollen wir die Rolle von Bulk-Endosomen als Membranspender bei der Bildung von Amphisomen und ihre Rolle bei der aktivitätsabhängigen lokalen Proteinsynthese an der Präsynapse verstehen. Schließlich werden wir erforschen, wie Amphisomen die Synthese und den Abbau präsynaptischer Proteine regulieren und wie Amphisomen die lokale mitochondriale Funktion steuern, indem sie die Translation mitochondrialer Proteine ermöglichen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
