Die Rolle von Por1 und dessen Partnerprotein Om14 in mitochondrialem Proteinimport

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Becker
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528247081

Die mitochondriale Biogenese und Funktionen sind von der Aufnahme von 1000 Proteine abhängig, die als Vorstufen an cytosolischen Ribosomen hergestellt werden. Die Translokase der Außenmembran (TOM-Komplex) bildet die Eintrittspforte für fast alle mitochondrialen Proteinen. Anschließend transportieren spezifische Proteintranslokasen die Vorstufenproteine in die beiden Membranen, den Intermembranraum und in die Matrix. Die Importprozesse sind detailliert analysiert worden, wohingegen die Regulation des Imports während metabolischer Anpassungen der Zellen nur wenig verstanden ist. Die mitochondriale Proteinbiogenese muss reguliert werden, um die dramatischen Veränderungen des Proteoms bei einem Wechsel von fermentativen zu respiratorischem Wachstum zu gewährleisten. Diese Veränderungen beinhalten stark gestiegene Mengen an Proteinen, die im respiratorischen Energiestoffwechsel involviert sind. Wir haben kürzlich in der Bäckerhefe entdeckt, dass der wichtigste Metabolit- und Ionentransporter der Außenmembran, Por1 (auch VDAC, voltage dependent anion channel), als Kopplungsfaktor fungiert, um den Import von Carrierproteinen zu stimulieren. Por1 interagiert mit Proteintranslokasen der Außenmembran wie dem TOM-Komplex, der Sortierungs- und Assemblierungsmaschine, die -Barrel-Proteine in die Außenmembran einbaut, und den Mitochondrialen Import (MIM)-Komplex, der Proteine mit -helikalem Membrananker in die Außenmembran inseriert. Por1 bildet mit Om14 einen Komplex, das ebenfalls mit dem TOM- und mit dem MIM-Komplex, aber nicht mit SAM-Komplex interagiert. In diesem Projekt, werden wir die Rolle von Por1 und Om14 im Proteinimport in die Mitochondrien analysieren. Unsere Untersuchungen werden zeigen, ob Kopplung von Proteintranslokasen zu Por1 und Om14 ein neues Prinzip der Modulation des Proteintransports während metabolischer Anpassungen darstellt. Dabei werden wir die Rolle von Por1 und Om14 für die Anpassungen des mitochondrialen Proteoms definieren. Om14 wurde zuvor als mögliche Andockstelle für cytosolische Ribosomen beschrieben. Daher werden wir die Idee testen, ob Om14 den co-translationalen Proteinimport in Mitochondrien unter respiratorischen Bedingungen deutlich verstärkt. Insgesamt werden unsere Arbeiten die fundamentale zellbiologische Fragestellung adressieren, wie die mitochondriale Proteinbiogenese bei metabolischen Veränderungen angepasst wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen