Funktion und Regulation von FEZ1 ein Kinesin-1 Adapter-Protein, in den Transport von presynaptischen Proteinen

• Antragsteller: Dr. John Jia En Chua
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 249372430

Der axonale Transport ist verantwortlich für den Nachschub von Proteinen und Membranen in Synapsen und somit für deren Bildung und Erhalt erforderlich. Mutationen in Proteinen des axonalen Transports in neurodegenerativen Erkrankungen belegen die Bedeutung des axonalen Transports für synaptische Funktion. Der Kinesin-Adaptor FEZ1 ist verantwortlich für den Transport von einigen präsynaptischen Komponenten, aber.weder Umfang noch mechanistische Details sind verstanden. Ziel dieses Projektes ist es, einen Beitrag zum Verständnis der molekularen Grundlann des FEZ1-abhängigen Transportes zu leisten.(1) Welche Kinasen und Signalwege regulieren den FEZ1-vermittelten Transport ?Unsere Arbeiten haben ergeben, dass Phosphorylierung von Serin-58 in FEZ1 den axonalen Transports des präsynaptischen SNARE Proteins Syntaxin-1 aktiviert. Mit Hilfe von in vitro Kinase-Assays haben wir mehrere Kinasen identifiziert, die FEZ1 an Serin-58 phosphorylieren können. Die Rolle dieser Kinasen bei der Regulation des FEZ1 abhängigen Transports soll charakterisiert werden. Als Modellsysteme dienen Säugerneuronen in Primärkultur und C. elegans. Zudem soll untersucht werden, ob weitere Kinasen bzw. Kinasekaskaden den FEZ1-abhängigem Transport regulieren.(2) Welche Komponenten werden durch FEZ1/Kinesin-1 transportiert und wie wirkt sich eine Inaktivierung von FEZ1 auf die Entwicklung von Synapsen aus?Präsynaptische Komponenten werden offensichtlich durch unterschiedliche Frachtadaptoren transportiert. Eingehender untersucht worden sind der Transport des synaptic vesicle protein transport vesicle (STV) und des Piccolo-Bassoon transport vesicle (PTV), aber die Zuordnung zu den Adaptoren ist unklar. Hier plane ich, die Zusammensetzung der durch FEZ1/Kinesin-1 transportierten Komponenten durch Immunisolation und quantitative Massenspektroskopie zu bestimmen. Durch Vergleich mit etablierten axonalen Transportvesikeln (STVs und PTVs) hoffe ich, den Beitrag von FEZ1 in der präsynaptischen Entwicklung und Funktion besser zu verstehen.(3) In welchem Ausmaß führen FEZ1 Defekte zu synaptischen Fehlfunktionen und Neurodegenerationen ?Störungen des axonalen Transports sind wahrscheinlich an Pathogenese von Alzheimers Krankheit (AD) beteiligt, einer neurodegenerativen Erkramkung, die mit einem Verlust an synaptischen Verbindungen einhergeht. So reicht eine Reduktion von kinesin light chain 1 aus, um AD-ähnliche Transportdefekte zu induzieren. Da Kinesin-1 durch FEZ1 Bindung aktiviert wird, könnten FEZ1 Fehlfunktionen zu ähnlichen Effekten führen. Vorversuche zeigen, dass FEZ1 in transgenen AD Modellmäusen abnormal aggregiert ist. Hiervon ausgehend plane ich, den Zusammenhang zwischen FEZ1 abhängigen axonalen Transport und synaptischen Fehlfunktion und Neurodegeneration genauer zu untersuchen.Ich erwarte, dass dieses Projektes zu einem besseres Verständnis des axonalen Transports und seiner Regulation bei der Bildung und Funktion von Synapsen führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen