Regulation der TMEM55A/B-abhängigen Positionierung der Lysosomen

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Damme
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 323732846

Lysosomen sind hochgradig dynamische Organellen, deren räumliche und zeitliche Verteilung innerhalb der Zelle durch aktiven Transport mittels Mikrotubuli-bindender Motorproteine wie Kinesinen und Dynein vermittelt wird. Die Interaktion dieser Motorproteine mit vesikulärem cargo wird durch ein komplexes System von cargo-gebundenen Membranproteinen gesteuert. TMEM55B, ein lysosomales Transmembranprotein mit zwei Membranhelices und einer großen zytosolischen Domäne, gehört zu dieser Gruppe von Membranproteinen, die die Interaktionen zwischen Mikrotubuli-bindenden Motorproteinen vermitteln und dadurch die Positionierung der Lysosomen bestimmen. Wir konnten durch eine Untersuchung an Tmem55b knockout Mäusen herausfinden, dass TMEM55B in Nervenzellen essentiell an der Positionierung der Lysosomen beteiligt ist, und dass dieser Effekt abhängig von dem "scaffold"-Protein JIP4 ist. In Tmem55b knockout Mäusen akkumulieren Lysosomen am Axon Initial-Segment. Obwohl bislang eine Funktion für TMEM55B beim Dynein-abhängigen retrograden Transport der Lysosomen angenommen wurde, verfolgen wir die Hypothese, dass TMEM55B den anterograden Transport in Neuronen vermittelt. Wir planen nun, den gerichteten Transport von Lysosomen in primären Neuronen aus Tmem55b knockout Mäusen unter basalen Bedingungen zu untersuchen, sowie unter Bedingungen, bei denen entweder der anterograde oder der retrograde Transport verstärkt werden. Außerdem planen wir, den gerichteten Transport von Lysosomen in einem neu generierten Caenorhabditis elegans knockout Wurm zu untersuchen, um die Rolle von TMEM55B bei der Positionierung der Lysosomen in Neuronen zu klären. TMEM55B hat ein wichtiges Paralog (TMEM55A), welches partiell die Funktion von TMEM55B kompensieren könnte. Wir planen, Interaktionspartner für TMEM55B und TMEM55A zu validieren, die wir in Vorarbeiten mittels Immunopräzipitation und Massenspektroskopie identifizieren konnten. Wir wollen den Einfluss dieser Interaktionspartner auf die intrazelluläre Sortierung von TMEM55A und TMEM55B und auf die lysosomale Positionierung untersuchen. Schließlich planen wir, den Einfluss unterschiedlicher posttranslationaler Modifikationen von TMEM55B aufeinander zu untersuchen, sowie den Einfluss dieser posttranslationalen Modifikationen auf die Sortierung von TMEM55B und die Positionierung der Lysosomen. Zusammenfassend werden unsere Experimente einem detaillierten Verständnis der TMEM55B-abhängigen Positionierung der Lysosomen insbesondere in Neuronen dienen, und mögliche weitere Funktionen von TMEM55B und TMEM55A in vitro und in vivo aufklären.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2625: Mechanismen der Lysosomalen Homöostase