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Projekt
Die Rolle des Chaperon-vermittelten endolysosomalen Abbaus (CMED) in der präsynaptischen Proteostase
Antragstellerinnen / Antragsteller
Dr. Katarzyna Grochowska, Ph.D.; Professor Dr. Christian Rosenmund; Professor Noam Ziv, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
Förderung
Förderung seit 2026
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447288260
Trotz Fortschritten im Verständnis des endolysosomalen Abbaus bleiben dessen Funktionen in der präsynaptischen und axonalen Proteostase weitgehend unerforscht. Dieses Projekt untersucht den chaperon-vermittelten endolysosomalen Abbau (CMED) - umfassend sowohl die chaperon-vermittelte Autophagie (CMA) als auch die endosomale Mikroautophagie (eMI) - in der präsynaptischen Proteinhomöostase. Beide Signalwege werden durch das Chaperon HSC70 orchestriert und zielen auf lösliche zytoplasmatische Proteine ab, die KFERQ-ähnliche Erkennungsmotive für den lysosomalen Abbau enthalten. Bei der CMA bindet die von HSC70 erkannte Fracht an den transient oligomerisierten CMA-Rezeptor LAMP2A, was zur Membrantranslokation und zum Abbau führt. Bei der eMI binden Chaperon-Fracht-Komplexe an späte endosomale Membranen und lösen eine von ESCRT-Komplexen orchestrierte Frachtbeladung aus. Vorläufige Daten zeigen, dass distale Axone reifer Neuronen zahlreiche mobile, katabolisch aktive Organellen enthalten, die positiv für CMED-Marker sind, wobei ein Teil davon an präsynaptischen Terminalen lokalisiert ist. Wichtig ist, dass diese CMED-verwandten Organellen vom präsynaptischen Makroautophagie-Signalweg getrennt sind. Bemerkenswert ist, dass viele Zytoskelettmatrixproteine der aktiven Zone (AZ), einschließlich Bassoon (3 KFERQ-Motive) und Piccolo (12 KFERQ-Motive), mehrere KFERQ-Motive enthalten und zum supersättigten Proteom gehören - Proteine, die aufgrund von Konzentrationen nahe den Löslichkeitsgrenzen aggregationsgefährdet sind. Diese Proteine durchlaufen eine Flüssig-Flüssig-Phasentrennung zur Bildung präsynaptischer Kondensate, während sie einen kontinuierlichen Austausch zwischen kondensierter und zytosolischer Phase aufrechterhalten, wodurch sie für Chaperone zur CMED-Zielerfassung zugänglich bleiben. Die bemerkenswert kurzen Halbwertszeiten der CAZ-Proteine (Bassoon ~2,5 Tage in Kultur, ~8-11 Tage in erwachsenen Mäusen) trotz ihrer enormen Größe und schlechten Löslichkeit deuten auf die Beteiligung aktiver Abbaumechanismen hin. Um ein tieferes Verständnis der präsynaptischen Rolle von CMED zu erlangen, werden wir neuartigen molekulare Werkzeuge für die CMED-Manipulation und -Charakterisierung entwickeln. Mit Hilfe von Nanoskopie-Techniken, fortschrittlichen Live-Imaging-Assays, korrelativer Licht-Elektronenmikroskopie und Massenspektrometrie zielen wir darauf ab, die erste systematische Beschreibung der Prävalenz, Eigenschaften und Aktivität der CMED-Maschinerie in Axonen zu liefern. Aufbauend auf diesem Fundament werden wir CMEDs Beiträge zur dynamischen Regulation des präsynaptischen Proteoms und dessen Rollen bei der Aufrechterhaltung präsynaptischer Funktion und Struktur untersuchen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Internationaler Bezug
Israel
