Understanding the mechanism of membrane fusion: How does the vacuolar tethering complex HOPS initiate the first contact between membranes? And by which means does it integrate SNARE, Rab, and lipidic functions in membrane fusion?

• Antragsteller: Dr. Michael Zick
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 196590410

Eukaryotische Zellen sind durch ihr Endomembransystem in Kompartimente untergliedert. Die dadurch gewährleistete Trennung verhindert ungewollte Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Stoffwechselwegen, macht allerdings auch einen regulierten Transport von Proteinen, Lipiden und Metaboliten zwischen den Zellorganellen erforderlich. Bei diesem Vorgang werden kleine Vesikel am jeweiligen Ursprungsort abgeschnürt. Diese wandern durch das Zytosol, docken spezifisch an der Zielmembran an, und verschmelzen letztlich mit ihr. Die Fusion der Hefe-Vakuolen stellt ein perfekt etabliertes Modelsystem dar, um den Prozess der Membranfusion im Detail zu analysieren. Da die Hauptkomponenten dieser Fusionsmaschinerie bereits beschrieben sind, können nun detaillierte Fragestellungen bezüglich des Mechanismus der Membranfusion bearbeitet werden. Das vorliegende Projekt befasst sich mit dem initialen Schritt der Membranfusion, dem Tethering. Die Analyse verschiedener Modelsysteme hat eine große strukturelle und funktionelle Vielfalt der für den Vorgang des Tethering verantwortlichen Komplexe aufgedeckt. Im Bezug auf die Fusion der Hefe-Vakuolen werde ich untersuchen auf welche Weise der Tethering-Komplex HOPS den ersten Kontakt zweier Membranen vermittelt, bevor diese fusionieren. Dazu werde ich folgende Teilprojekte bearbeiten: (1) Bestimmung der stöchiometrischen Zusammensetzung der Tethering Einheit. (2) Analyse der molekularen Interaktionen, welche dem Tethering-Vorgang zugrunde liegen. (3) Etablierung einer neuartigen Untersuchungsmethode, welche die Quantifizierung der Dynamik des Tetherings und des Einflusses weiterer Komponenten (z.B. Phospholipide und SNARE-Proteine) auf diesen Prozess ermöglichen wird. (4) Quantifizierung der kinetischen Konstanten der dem Tethering zugrunde liegenden Interaktionen mit der Frage nach synergistischen Wirkungen der Einzelkomponenten. (5) Untersuchung, welche Rolle diese Interaktionen im Bezug auf den gesamten Fusionprozess spielen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. William T. Wickner