Autophagische und nicht-autophagische Funktionen der S. cerevisiae PROPPIN-Proteine Atg18, Atg21 und Hsv2

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Thumm
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 519482673

Atg18, Atg21 und Hsv2 sind die Hefevertreter einer hoch konservierten Proteinfamilie genannt PROPPIN-Proteine (-Propeller, welche Polyphosphoinositide binden). Sie binden über zwei Bindestellen am Propellerrand an PI3P und PI(3,5)P2. Atg18 und Atg21 wurden zunächst entdeckt wegen ihrer Beteiligung an Makroautophagocytose (im weiteren Autophagie genannt). Die Funktion von Hsv2 blieb rätselhaft. Wir konnten bisher nur eine teilweise Beteiligung an der Mikronucleophagie nachweisen. Hierbei wird bei Stickstoffmangel die Kontaktstelle zwischen Vakuole und Kernmembran zusammen mit nicht essentiellen Teilen des Zellkerns abgebaut. Neben ihrer Rolle bei der Autophagie weisen PROPPIN-Proteine auch nicht autophagische Funktionen auf. So reguliert Atg18 negativ die PI3P 5-kinase Fab1. Es bewirkt ferner den retrograden Transport des künstlichen Proteins RS-ALP von der Vakuole zum Golgiapparat. Atg18 und zu einem geringeren Ausmaß auch Atg21 sind außerdem an der Fragmentierung der Vakuole bei hyperosmotischem Schock beteiligt. Um die molekularen Funktionen der PROPPIN-Proteine besser zu verstehen, haben wir bereits mit allen drei Proteinen ein BioID Experiment durchgeführt. Hierbei werden in lebenden Zellen alle benachbarten Proteine markiert und durch Massenspektrometrie identifiziert. In einer publizierten Studie konnten wir Atg18 als Bestandteil eines neuartigen Retromer-Komplexes nachweisen. Wir fanden, daß dieser Komplex neben der Fragmentierung der Vakuole bei hyperosmotischen Bedingungen auch am Transport von Atg9 beteiligt ist. Atg9 ist ein integrales Membranprotein, welches für die Bildung von Autophagosomen essentiell ist. Mit Hilfe zweier Arten von Atg18 Mutanten, die nur Defekte beim Proteintransport, nicht aber bei der Autophagie zeigen sollen, möchten wir nun die genaue molekulare Funktion von Atg18-Retromer aufklären. Weitere Hauptziele sind die Aufklärung der Funktion von Hsv2 und die Untersuchung der Organisation von Atg21-Komplexen am Phagophor. Dazu möchten wir gründliche Untersuchungen an einem Satz von neuen Interaktoren der PROPPIN-Proteine durchführen. Die neuen Interaktoren haben wir in unpublizierten BioID Experimenten identifiziert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen