Molekulare Analyse der Sphingolipid- und Sterolhomöostase in Hefe

• Antragsteller: Professor Dr. Florian Fröhlich
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 282452898

Sphingolipide und Sterole sind abundante und essentielle Moleküle in Eukaryonten, die wichtige Funktionen als Signalmoleküle und als Membranbestandteile haben. Sie sind wichtig für viele Prozesse, einschließlich Endozytose und Oberflächenrezeptorfunktion. Veränderungen des Lipidspiegels sind mit mehreren häufigen Pathologien verbunden, die von Fettleibigkeit über Krebs, Asthma und Atherosklerose bis hin zu neurodegenerativen Krankheiten und genetischen Störungen reichen. In den letzten Jahren haben wir und andere Fortschritte beim Verständnis der Sphingolipid-Homöostase gemacht, indem wir Mechanismen zur Regulierung bestimmter Schritte des Sphingolipidstoffwechsels identifiziert haben. Wie die zelluläre Verteilung von Sphingolipiden und Sterolen zwischen verschiedenen Organellen aufrechterhalten wird, wie dies die Sphingolipid-Homöostase beeinflusst und wie die Zellphysiologie beeinflusst wird, bleibt unklar. In der letzten Förderperiode haben wir den molekularen Mechanismus des Sphingolipid- und Steroltransports identifiziert und mit der Entschlüsselung begonnen, der durch den Golgi assoziierten retrograden Protein-Trafficking-Komplex (GARP) vermittelt wird. Wir haben auch Signalwege identifiziert, die für die Regulierung der Serinaufnahme und damit der Sphingolipidhomöostase unerlässlich sind, indem wir eine Kombination aus chemischem genetischem Screening und Massenspektrometrie-basierter Proteomik und Phospho-Proteomik verwenden. Unsere Forschung hat zu zwei verschiedenen Mechanismen geführt, wie Zellen die Lipidhomöostase und die Zellfunktion aufrechterhalten. Diese vorläufigen Daten bilden die Grundlage für diesen Antrag. Im ersten Ziel werden wir eine bisher unentdeckte Membrankontaktstelle, die sich zwischen dem Golgi-Apparat und den Mitochondrien in Abhängigkeit von der Phosphorylierung der GARP-Untereinheit Vps53 bildet, biochemisch analysieren. Dieses Ziel beinhaltet die Identifizierung des Proteoms und die strukturelle Charakterisierung der Kontaktstelle sowie die Identifizierung der dort zwischen den Organellen transportierten Lipide. Das zweite Ziel konzentriert sich auf das Verständnis der Regulation der Serinaufnahme durch einen vom TOR-Komplex 1 abhängigen Prozess zur Aufrechterhaltung der Sphingolipidhomöostase. In diesem Ziel werden wir den Mechanismus der TORC1-Regulation durch Serin- und/oder Sphingolipidspiegel, den Mechanismus der Regulation der Plasmamembranpermease Gnp1 zur Serinaufnahme und die zelluläre Reaktion auf erhöhte Sphingolipidspiegel untersuchen. Für alle Ziele werden wir auf unserer Expertise in der Proteomik und Lipidomik aufbauen, die in der Kombination nur wenigen Gruppen auf der Welt zur Verfügung steht. Wir werden sie mit klassischen biochemischen und zellbiologischen Ansätzen kombinieren, um neue Methoden zu entwickeln und das Verständnis der Lipidhomöostase in der Hefe sowohl auf mechanistischer als auch auf ganzheitlicher Ebene zu verbessern. Unsere Ergebnisse können auch als Ausgangspunkt für ein b

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