Biochemische Rekonstitution und Entschlüsselung der p97-unterstützten Proteindegradation im Proteasome des Menschen

• Antragsteller: Professor Dr. Hemmo Meyer
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509479817

Die Aufrechterhaltung der Proteinhomöostase und das Schalten von Signalnetzwerken der Zelle sind abhängig von effizienter Proteindegradation durch das Proteasom. Die Degradation vieler Proteine ist zusätzlich abhängig von Entfaltung durch die AAA+ ATPase p97 (auch VCP genannt, oder Cdc48 in der Hefe). p97 ist medizinisch relevant, weil Mutationen in p97 die Multisystemische Proteinopathie-1 mit neuromuskulärer Degeneration auslöst. Andererseits gilt p97 als vielversprechendes Zielprotein für die Krebstherapie. In jüngster Zeit konnten durch biochemische Rekonstitution große Fortschritte erzielt werden im Verständnis, wie ubiquitin-modifizierte Substrat-Proteine von p97 erkannt und dann durch das Einfädeln in den zentralen Kanal von p97 entfaltet werden. Vor allem im humanen System ist allerdings unklar geblieben, wie diese Substrat-Proteine aus dem p97-Kanal austreten und anschließend an das Proteasom weitergereicht werden. Im vorgeschlagenen Projekt möchten wir nun die Kopplung von p97-vermittelter Entfaltung mit der proteasomalen Degradation im menschlichen System biochemisch rekonstituieren und die zu Grunde liegenden Schritte mit neuentwickelten Methoden in Echtzeit verfolgen und definieren. Gezielt werden wir, basierend auf vorläufige biochemische und strukturelle Erkenntnisse, die Rolle von Helferproteinen, die in der Nähe der p97-Austrittspore binden, beleuchten und klären, wie sie die Überführung von Substrat-Proteinen zum Proteasom vermitteln. Die erzielten Erkenntnisse werden wir in Zellkulturzellen validieren und spezifische zelluläre Substrat-Proteine definieren. Auf diese Weise werden wir mechanistische Einblicke in die wichtige Kopplung von Entfaltung und Degradation von Proteinen erlangen und die molekulare Basis p97-assoziierter Erkrankungen beleuchten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen