Charakterisierung eines Sphingolipid-gesteuerten lysosomalen Reparaturweges

• Antragsteller: Professor Dr. Joost Holthuis
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512783018

Lysosomen sind lebenswichtige Organellen, die anfällig für Beschädigungen durch verschiedene Stoffe sind. Gelingt es nicht, schadhafte Lysosomen zu reparieren oder zu isolieren, gefährdet dies die Lebensfähigkeit der Zellen. Wir haben vor kurzem einen auf Sphingomyelin basierenden lysosomalen Reparaturweg identifiziert, welcher unabhängig von ESCRT arbeitet und potenziell tödliche Membranschäden rückgängig macht. Verschiedene Bedingungen, die die Integrität der Lysosomen stören, führen zu einem raschen Ca2+-aktivierten Scrambling von Sphingomyelin. Die anschließende Hydrolyse von Sphingomyelin durch neutrale Sphingomyelinasen auf der zytosolischen Oberfläche der geschädigten Lysosomen fördert deren Reparatur, auch wenn die ESCRT-Funktion beeinträchtigt ist. Umgekehrt sorgt eine Blockierung der Hydrolyse von zytosolischem Sphingomyelin für eine höhere Sensitivität der Zellen gegenüber lysosomenschädigenden Medikamenten. Unsere Daten deuten darauf hin, dass Ca2+-aktivierte Scramblasen, Sphingomyelin und neutrale Sphingomyelinasen Kernkomponenten eines bisher unbekannten Mechanismus der Membranreparatur sind, durch den Zellen die funktionelle Integrität der Lysosomen erhalten. In diesem Projekt werden wir funktionelle Assays mit Organell basierter Lipidomik und korrelativer 3D-Elektronenmikroskopie kombinieren, um die mechanistischen Prinzipien aufzuklären, durch die Sphingomyelin-Scrambling und -Hydrolyse die lysosomale Reparatur fördern. Wir werden ebenfalls untersuchen, ob dieselben Prinzipien zum Überleben von beschädigten Zellen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen