Zur Rolle von Lipidtransferproteinen der Ups/PRELI Familie und von Membrankontaktstellen für den Transport von Lipiden in Mitochondrien

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Langer; Dr. Takashi Tatsuta
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 268448891

Lipidtransport erfolgt in Zellen in Form von Vesikeln oder auf nicht-vesikulärem Weg mit Hilfe von Lipidtransferproteinen (LTPs). Jüngste Ergebnisse weisen darauf hin, dass Lipide in den Mitochondrien durch bestimmte Lipidtransferproteine transportiert werden und die räumliche Nähe beider mitochondrialer Membranen erfordert. Unsere Arbeitsgruppe konnte erstmals mitochondriale LTPs in Hefe und Mensch identifizieren und zeigen, dass diese den Transport von Phosphatidsäure zwischen beiden mitochondrialen Membranen vermitteln und damit die Biosynthese von Cardiolipin in der mitochondrialen Innenmembran ermöglichen. Diese LTPs bilden heterodimere Komplexe aus Ups1 (oder PRELID1 beim Menschen) und Mdm35 (oder TRIAP1 beim Menschen). Neben dem Transport durch LTPs hängt der Erhalt der Lipidkomposition von mitochondrialer Membranen auch von Membrankontaktstellen zwischen endoplasmatischem Retikulum und der Außenmembran der Mitochondrien bzw. zwischen beiden mitochondrialen Membranen ab. Unlängst wurden Proteinkomplexe identifiziert, die diese Kontaktstellen aufrechterhalten. Jedoch ist bislang unklar, wie diese Membrankontakte zum Transport der verschiedenen Lipide beitragen und in welcher Weise sie mit LTPs kooperieren.In diesem Projekt werden wir die Rolle von LTPs und Membrankontaktstellen für den Lipidtransport in Mitochondrien untersuchen und die Funktion unterschiedlicher Mitglieder der Ups/PRELI Familie charakterisieren. Ein Schwerpunkt wird dabei die Frage sein, welche Rolle Ups2 in der Biogenese von Phosphatidylethanolamin (PE) ausübt. Wir werden die Rolle von Ups2 bei der PE Biogenese mit biochemischen und zellbiologischen Ansätzen in vivo untersuchen. Anhand gereinigter Ups2-Mdm35 Komplexe soll die Funktion von Ups2 als LTP aufgeklärt und ggf. dessen Lipidspezifität bestimmt werden. Diese Experimente werden durch Studien an MICOS Komplexen ergänzt, um die Funktion von Membrankontaktstellen während der PE Biogenese aufzuklären. Darüberhinaus wollen wir den Transport von Phosphatidylglycerol aus dem endoplasmatischen Retikulum zur inneren Mitochondrienmembran untersuchen. Wir werden die Rolle von Membrankontaktstellen für diesen Tansport untersuchen und einen genomweiten genetischen Screen in der Hefe durchführen, um neue Proteine zu identifizieren, die am Lipidtransport vom ER zur inneren Membran der Mitochondrien beteiligt sind. Schließlich wollen wir photoaktivierbare Phospholipidderivate einsetzen, um Lipidimport in Mitochondrien nachzuweisen und um neue Lipid-Protein-Interaktionen aufzuzeigen, die während des Lipidtransfers und der Lipidsynthese auftreten. Diese Studien werden neue Erkenntnisse zum Mechanismus des Lipidtransports in die Mitochondrien und zur Rolle von Membrankontaktstellen liefern, die von genereller zellbiologischer Relevanz sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen