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Projekt
Der Beitrag der zytosolischen Chaperone zur Biogenese von mitochondrialen Proteinen
Antragsteller
Professor Dr. Johannes Buchner; Professor Dr. Doron Rapaport
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541647314
Die meisten mitochondrialen Proteine werden im Kerngenom kodiert und nach ihrer Synthese an zytosolischen Ribosomen in die Mitochondrien importiert. Dementsprechend stehen sie vor der Herausforderung, im Zytosol eine für den Import geeignete Konformation beizubehalten. Dies ist besonders wichtig für Vorläuferproteine, die hydrophobe Abschnitte enthalten, wie z. B. Segmente, die in eine mitochondriale Membran integriert werden. Solche exponierten hydrophoben Bereiche machen diese Proteine anfällig für unphysiologische Wechselwirkungen und Aggregation. Daher binden zytosolische Faktoren neu synthetisierte Präproteine auf ihrem Weg in die Mitochondrien und wirken so der Aggregation, dem Abbau und der Fehlfaltung entgegen. Trotz der in den letzten Jahren erzielten Fortschritte fehlt uns immer noch ein umfassendes Bild des gesamten Repertoires an Faktoren, die mit mitochondrialen Proteinen während ihrer Passage durch das Zytosol assoziiert sind, und es gibt noch keine mechanistischen Erkenntnisse über die Rolle einzelner Faktoren. In diesem Antrag wollen wir diese Lücke schließen, indem wir die Expertise unserer beiden Labors zusammenführen, das sich in mehreren produktiven Kooperationen als starke Kombination erwiesen hat. Wir werden zwei Hauptziele verfolgen, die jeweils von einer Gruppe geleitet, aber von der anderen stark unterstützt werden: Ziel 1: Definition des Chaperon-Interaktoms verschiedener mitochondrialer Proteine auf dem Weg in die Mitochondrien (unter der Leitung der Rapaport-Gruppe). Ziel 2: Untersuchung der Wechselwirkungen der verschiedenen (Co-)Chaperone mit mitochondrialen Vorläuferproteinen (unter Leitung der Buchner-Gruppe). Um Ziel 1 zu erreichen, werden wir sowohl Pull-Down-Assays als auch Proximity Labeling mit anschließender Massenspektrometrie durchführen. Anschließend werden die neu identifizierten Faktoren durch eine Reihe von funktionellen Tests validiert. Im Rahmen von Ziel 2 werden wir mit Hilfe eines breiten Spektrums von Techniken die Wechselwirkungen von Chaperonen mit mitochondrialen Vorläuferproteinen unter verschiedenen Bedingungen im Detail analysieren. Dabei werden sowohl bekannte Chaperone als auch neu identifizierte Faktoren in diese Assays einbezogen. Die Beteiligung von Importrezeptoren an diesem Prozess wird ebenfalls untersucht werden. Zusammenfassend werden die vorgeschlagenen Projekte ein umfassendes Bild des 'Chaperonings' von Vorläuferproteinen auf ihrem Weg durch das Zytosol in die Mitochondrien ergeben. Wir nehmen an, dass dies durch eine zentrale (Co-)Chaperon-Maschinerie erfolgt, die durch zusätzliche Faktoren auf präproteinspezifische Weise ergänzt wird. Wir werden auch Informationen darüber erhalten, ob die Freisetzung der Chaperone als Teil des Transfers des Proteins zur Importpore ein regulierter Prozess ist, an dem die Importrezeptoren beteiligt sind.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
