Protein-Protein Interaktionen bei Clathrin-abhängigen Transportvorgängen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Zellen nehmen aus ihrer Umgebung Nähr-und Signalstoffe auf. Das geschieht häufig mit Hilfe von Membranbläschen (Vesikel), die sich von der Zellmembran ins Zellinnere abschnüren. Über Membranvesikel werden auch Proteine und Lipide zwischen intrazellulären Kompartimenten transportiert. Die Bildung dieser Vesikel beruht auf koordinierten Protein-Protein- und Protein-Membran Interaktionen. Das abgeschlossenen Projekt befasste sich mit einem weitverbreiteten Typ von Transportvesikeln, die als Clathrin-umhüllte Vesikel bezeichnet werden. Das Protein Clathrin bildet einen Käfig, der ein Membranvesikel einschließt. Mit der Vesikelmembran ist Clathrin durch Adaptorproteine verbunden. Bei der Aufnahme von z.B. Transferrin aus der Zellumgebung wird dieses Molekül durch Transferrinrezeptoren an der Zelloberfläche gebunden. Spezielle Adaptorproteine binden die Rezeptoren und konzentrieren sie auf einen begrenzten Membranbereich. Nach Bindung von Clathrin und möglicherweise anderer Faktoren an die Adaptoren wird der Membranbereich mit den Rezeptoren zu einem Vesikel geformt, das sich von der Zellmembran ablöst. Im Zellinneren entledigt sich das Vesikel von Clathrin und Adaptoren, und verschmilzt dann mit einem Kompartiment, das als Endosom bezeichnet wird. Clathrin-umhüllte Transportvesikel entstehen unter Zuhilfenahme von anderen Adaptorproteinen auch an Golgi-Membranen und Endosomen. Das Ziel unseres Projektes war, weitere Proteine zu identifizieren, die an der Bildung von Clathrin-umhüllten Transportvesikeln beteiligt sind und ihre Interaktion untereinander und mit Clathrin zu charakterisieren. Unsere Ergebnisse sollten helfen, den Vorgang der Vesikelbildung zu verstehen, der durch die sequentielle Rekrutierung von Proteinen und ihren dynamischen Interaktionen untereinander gerichtet abläuft. Im Rahmen des Projekts wurden die Proteine Auxilin 2, Clint und OCRL charakterisiert, deren Funktion in Clathrin-abhängigen Transportprozessen vorher nicht bekannt gewesen war. Die Funktion eines weiteren Proteins (CVAK104), das zwar schon im Zusammenhang mit Clathrin-umhüllten Transportvesikeln beschrieben worden war, wurde im Rahmen dieses Projekts präzisiert. Außerdem konnte gezeigt werden, dass Bereiche der Proteine Epsin, AP180 und Auxilin 1, die an Protein-Protein Interaktionen beteiligt sind, eine ungewöhnliche Struktur aufweisen, die aber für dynamische Interaktionen perfekt geeignet ist. In Auxilin 1 wurden auch neue Kontaktstellen für die Interaktionen mit Clathrin und AP2 identifiziert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2000. Identification of the universal cofactor (auxilin 2) in clathrin coat dissociation. Eur J Cell Biol. 79:336-42
Umeda, A., A. Meyerholz, and E. Ungewickell
- 2001. Multiple interactions of auxilin 1 with clathrin and the ap-2 adaptor complex. J Biol Chem. 276:36131-8
Scheele, U., C. Kalthoff, and E. Ungewickell
- 2002. Clint: A Novel Clathrin-binding ENTH-Domain Protein at the Golgi. Mol Biol Cell. 13:4060-73
Kalthoff, C., S. Groos, R. Kohl, S. Mahrhold, and E.J. Ungewickell
- 2002. Unusual structural organization of the endocytic proteins AP180 and epsin 1. J Biol Chem. 277:8209-16
Kalthoff, C., J. Alves, C. Urbanke, R. Knorr, and E.J. Ungewickell
- 2003. Molecular and functional characterization of clathrin- and AP-2-binding determinants within a disordered domain of auxilin. J Biol Chem. 278:25357- 68
Scheele, U., J. Alves, R. Frank, M. Duwel, C. Kalthoff, and E. Ungewickell
- 2004. The inositol polyphosphate 5-phosphatase Ocrl associates with endosomes that are partially coated with clathrin. Proc Natl Acad Sci U S A. 101:13501-6
Ungewickell, A., M.E. Ward, E. Ungewickell, and P.W. Majerus
- 2006. Clathrin-dependent Association of CVAK104 with Endosomes and the Trans-Golgi Network. Mol Biol Cell. 17:4513-21
Duwel, M., and E.J. Ungewickell
