mRNA Lokalisation zum endoplasmatischen Retikulum in der Bäckerhefe

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf-Peter Jansen
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 270067186

Sezernierte Proteine und solche, die ihre Funktion im Endomembransystem der Zelle ausüben, werden generell am endoplasmatischen Retikulum (ER) synthetisiert. Das klassische Modell des Proteintransports in das ER besagt, dass Proteine während ihrer Synthese im Cytosol vom Signalerkennungspartikel (SRP) erkannt und zusammen mit dem translatierenden Ribosom an das in der ER-Membran liegende Translocon übergeben werden. Von diesem werden sie co-translational in das ER transportiert. Allerdings deuten neuere Beobachtungen auf die Existenz von alternativen Wegen zur Anlieferung hin. Dazu gehört die SRP-unabhängige Lokalisation von mRNAs zur cytoplasmatischen Seite der ER Membran mit anschließender lokaler Translation am ER. Diese Art von mRNA Lokalisation und lokaler Translation ist in verschiedenen Zelltypen in Pilzen, Pflanzen und Tieren beobachtet worden. Die Lokalisation von mRNAs zum ER kann beispielsweise mittels Feinsteuerung der lokalen Synthese dazu beitragen, das spezifische ER-Subdomänen unterschiedliche Proteinzusammensetzungen erhalten. Die Anlieferung zum oder das Binden von mRNAs am ER kann durch RNA-bindende Proteine (RBPs) vermittelt werden, die entweder Bestandteil der ER-Membran sind oder dynamisch mit dem ER interagieren. In Kooperation mit drei anderen Gruppen der FOR 2333 werden wir biologisch relevante RBPs identifizieren, die die mRNA Lokalisation zum ER oder anderen Zellorganellen in Säuger- und Pilzzellen steuern. Die von diesen Proteinen erkannten mRNAs werden durch Datenbanksuche oder experimentelle Hochdurchsatz-Ansätze, einschließlich crosslinking combined with immunoprecipitation (CLIP) oder crosslinking combined with rapid amplification of cDNAs (CRAC), bestimmt und die biologische Funktion der einzelnen RBPs für die Zellfunktion ermittelt. Außerdem werden wir den Bindungsmechanismus an das ER für zwei Membran-assoziierte Hefe-RBPs, She2p und Khd1p, aufklären, indem wir ihre spezifischen Bindungspartner am ER durch ein neues Verfahren (biotin proximity labeling; BioID) identifizieren. Dieser kombinierte Ansatz ermöglicht es uns, neben mechanistischen Aspekten der RBP-Membran-Interaktion zu analysieren, welche Bedeutung die mRNA Lokalisation zum ER für die Synthese von Membran- und sezernierten Proteinen besitzt. Wir erwarten, dass unsere Ergebnisse die derzeitigen Modelle der intrazellulären Protein-Sortierungsmechanismen erweitern werden und zu neuen und evolutionär konservierten Konzepten der intrazellulären Logistik führen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2333: Makromolekulare Komplexe in der mRNA Lokalisation