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Projekt
In vivo Identifizierung und Charakterisierung der cytosolischen Transportwege mitochondrialer Vorstufenproteine
Antragstellerinnen / Antragsteller
Dr. Günter Kramer; Professorin Dr. Friederike-Nora Vögtle
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541620165
Der größte Teil des mitochondrialen Proteoms wird im Zytosol synthetisiert und mittels Translokasen in der äußeren und inneren Membran in die Mitochondrien importiert. Während man bisher davon ausging, dass der mitochondriale Proteinimport überwiegend posttranslational erfolgt, deuten einige neuere Studien darauf hin, dass bestimmte mitochondriale Vorläuferproteine auch kotranslational in Mitochondrien importiert werden können. Der Import kann dabei entweder direkt, oder über den Umweg des Endoplasmatischen Retikulums erfolgen. Die Substratspektren der einzelnen Importwege und die beteiligten zytosolischen Faktoren aller drei Wege sind jedoch noch weitgehend unbekannt. Für diesen Antrag werden wir die Expertise des Kramer Labors in der Analyse der Translation und kotranslationaler Proteinmaturierung mit der Expertise des Vögtle Labors in mitochondrialer Proteinbiogenese und mitochondrialer Stressantworten kombinieren. Unser Ziel ist es, frühe zytosolische Ereignisse in der mitochondrialen Proteinbiogenese durch eine globale in vivo Analyse der authentischen Importwege mitochondrialer Proteine mittels Kompartiment-spezifischem Ribosome-Profiling im Modellorganismus S. cerevisiae zu analysieren. Dazu werden wir alle zytosolischen Transportwege in vivo charakterisieren und die authentischen Substrate jedes Transportwegs identifizieren. Eine Kombination von Ribosome Profiling und RNA-Sequenzierung wird verwendet um die dynamische Modulation des mitochondrialen Proteinimports unter Stressbedingungen in einem Modellsystem der mitochondrialen Stressantwort zu analysieren. Weiterhin werden wir Proteomanalysen und Selective Ribosome Profiling verwenden, um zytosolische Transportfaktoren und Komponenten des Proteostasis-Netzwerks zu identifizieren und deren Funktion in den verschiedenen Importwegen zu charakterisieren. Letztlich werden wir untersuchen, wie die beteiligten Transportfaktoren und Chaperone die Triage mitochondrialer Vorläuferproteine an Stressbedingungen anpassen und dabei helfen, die Gefahr einer toxischen Anhäufung und der Überladung des zytosolischen Proteostase-Netzwerks zu verhindern. Wir erwarten, dass Selective Ribosome Profiling und Kompartment-spezifisches Ribosome Profiling Schlüsselmethoden zur Beantwortung wichtiger Forschungsfragen der SPP Initiative darstellen. Wir sind außerdem überzeugt, dass unsere globalen Analysen der mitochondrialen Importwege und unsere detaillierten Bindeprofile der Transportfaktoren und Chaperone mit naszierenden Polypeptiden zum Erfolg der gesamten SPP-Initiative maßgeblich beitragen können.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
