Funktion und Intraktion der Transmembrandomänen von SNARE Proteinen der Hefevakuolen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Zusammengefasst ergeben sich aus den Arbeiten im zweiten Förderzeitraum folgende Schlussfolgerungen. Erstens nimmt die Fusogenität isolierter synaptischer und vakuolärer SNARE-TMSe und ihre Helixdynamik in der gleichen Reihenfolge zu. Diese Korrelation funktioneller und struktureller Eigenschaften ist mit der Vorstellung vereinbar, dass die Helixdynamik die Effizienz definiert mit der die TMSe, und zwar vermutlich über die Wechselwirkung basischer Reste mit Lipidkopfgruppen, mit Lipiden wechselwirken. Zieht dies eine veränderte Geometrie in der Membran nach sich, kann diese Kopplung als Auslöser für die erhöhte Fusionsbereitschaft der TMS-haltigen Liposomen verantwortlich sein. Zweitens zeigen unsere Experimente mit Lipidflip zwar eine ausgeprägte Flipaseaktivität von synaptischen und Hefevakuolen-SNAREs, finden jedoch keinen Zusammenhang zwischen Lipidflip und Membranfusion. Festzuhalten ist hier jedoch eine denkbare Rolle von SNAREs bei der Biogenese von Membranen des endoplasmatischen Retikulums wo neu synthetisierte Lipide von der zytoplasmatischen auf die luminale Monoschicht transloziert werden müssen. SNARE-Proteine könnten zu den bis dato noch unbekannten Flipasen gehören, welche kurz nach ihrer eigenen Biosynthese Lipidflip katalysieren, bevor sie an ihre eigentlichen Zielorte in der Zelle transportiert werden. Zusätzlich zu den Beobachtungen zu den TMSen haben wir Hinweise darauf, dass erfolgreiche Fusion von der Interaktion von SNARE Chaperonen mit SNAREs abhängt. Wir konnten zeigen, dass der SNARE-bindende HOPS Komplex mit dem assemblierten SNARE Komplex über dessen SNARE Domänen interagiert. Unsere Daten passen in das Bild, dass die SNARE Assemblierung im cytosolischen Teil durch eine koordinierte Interaktion der Vps33-Untereinheit des HOPS mit SNAREs ermöglicht wird. Zukünftige Arbeiten sollen klären, in wieweit diese Interaktion den beschriebenen Interaktionen von Sec1/Munc18 Proteinen mit Syntaxinen entspricht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2003). The transmembrane domain of Vam3 affects the composition of cis‐ and trans‐SNARE complexes to promote homotypic vacuole fusion. J. Biol. Chem. 278, 1656‐1662
Rohde, J., Dietrich, L., Langosch, D. & Ungermann, C.
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(2005). Functions of SNAREs in intracellular membrane fusion and lipid bilayer mixing. J. Cell Sci. 118, 3819‐3828
Ungermann, C. & Langosch, D.
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(2006). Role of the Vam3p Transmembrane Segment in Homodimerization and SNARE Complex Formation. Biochemistry 45, 7654‐7660
Roy, R., Peplowska, K., Rohde, J., Ungermann, C. & Langosch, D.
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(2006). Self‐interaction of a SNARE transmembrane domain promotes the hemifusion‐to‐ fusion transition in lipid mixing. J. Mol. Biol. 364, 1048‐1060
Hofmann, M. W., Peplowska, K., Rohde, J., Poschner, B., Ungermann, C. & Langosch, D.
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(2007). The Role of Transmembrane Domains in Membrane Fusion. Cell. Mol. Life Sci. 64, 850‐864
Langosch, D., Hofmann, M. W. & Ungermann, C.
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(2008). Sequence‐specific conformational flexibility of SNARE transmembrane helices probed by hydrogen/deuterium exchange. Biophys. J. 95, 1326‐1330
Stelzer, W., Poschner, B. C., Stalz, H., Heck, A. J. & Langosch, D.
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(2011). Conserved conformational dynamics of membrane fusion protein transmembrane domains and flanking regions indicated by sequence statistics. Proteins 79, 2418‐27
Neumann, S. & Langosch, D.
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(2011). HOPS drives vacuole fusion by binding the vacuolar SNARE complex and the Vam7 PX domain via two distinct sites. Mol Biol Cell 22, 2601‐11
Kramer, L. & Ungermann, C.
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(2011). Is lipid flippase activity of SNARE transmembrane domains required for membrane fusion? FEBS Lett. 585, 1021‐1024
Langer, M. & Langosch, D.
