Molekulare Charakterisierung des neuen Weges für die Oxidation und den Zusammenbau von Proteinen der inneren mitochondrialen Membran

• Antragstellerin: Dr. Dejana Mokranjac
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564271119

Die meisten Proteine benötigen den Transport über mindestens eine Membran und den Zusammenbau in einem multimären Proteinkomplex, um Ihre biologische Funktion ausführen zu können. Weitere posttranslationale Modifikationen, wie z.B. die Bildung von Disulfidbrücken, sind für die Funktionalität vieler Proteine essenziell. Trotz intensiver Forschung sind viele Schritte dieser Prozesse und die involvierten Proteine immer noch unbekannt. Kürzlich haben wir einen neuen Mechanismus für die Oxidation und Biogenese der Proteine der inneren mitochondrialen Membran beschrieben. Dabei konnten wir die Funktion von Dbi1, eines hochkonservierten Innenmembranproteins, und dessen Interaktion mit Tim17, einer zentralen Komponente der Präsequenz-Translokase der inneren mitochondrialen Membran, beschreiben. Dib1 interagiert mit noch nicht in die Translokase integriertem Tim17 und stabilisiert dieses. Zusätzlich ist Dbi1 an der Bildung einer Disulfidbrücke in Tim17 beteiligt. Neben Tim17 sind auch Tim22, die zentrale Komponente der mitochondrialen Carrier-Translokase, sowie Cox20, ein Biogenese-Faktor der Atmungskette, Substrate von Dbi1. Unsere bisherigen Daten lassen vermuten, dass die Substrate von Dbi1 über zwei Cysteinseitenketten im Intermembranraum, zwischen denen zwei Transmembranregionen liegen, verfügen. Wir vermuten, dass Dbi1 seine Substrate an Hand dieser Cysteinseitenketten erkennt und die Disulfidbrücken-Bildung sowie die weitere Biogenese der entsprechenden Proteinkomplexe unterstützt. In dem hier beantragten Projekt wollen wir die Funktionsweise von Dbi1 besser verstehen. Dabei liegt der Fokus auf den folgenden Fragestellungen: - Wie wird Dbi1 (re)oxidiert, um seine Funktion als Oxidoreduktase erhalten zu können? - Sind weitere Komponenten an diesem Weg beteiligt? - Wie genau erfüllt Dbi1 seine Funktion als Chaperon? - Gibt es weitere Substrate von Dbi1? - Unter welchen Umständen wird die Funktion dieses Weges essentiell für das Überleben der Zelle? Zur Beantwortung dieser Fragen werden wir biochemische, genetische und zellbiologische Methoden mit Proteomics kombinieren, um wichtige Einblicke in die Biogenese von Mitochondrien und deren Qualitätskontrolle zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen