Funktion von Cdc48p und Msp1 bei der peroxisomalen Protein-Qualitätskontrolle und Kommunikation

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Erdmann
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528852166

Peroxisomen sind von einer Einfachmembran umschlossene Zellorganellen, deren Biogenese sich durch zwei Besonderheiten auszeichnet: 1) Peroxisomen können Proteine im gefalteten Zustand importieren und 2) dieser Import wird von Rezeptoren bewerkstelligt, die zwischen der peroxisomalen Membran und dem Cytosol zyklisieren. Zentrale Schritte im Rezeptorzyklus des peroxisomalen Importrezeptors Pex5p umfassen die Erkennung neu synthetisierter Proteine im Cytosol, gefolgt von der Rezeptor / Cargo-Assemblierung mit dem Importomer an der peroxisomalen Membran. Nach der Translokation der Matrixproteine wird Pex5p monoubiquitinyliert und von der Membran durch die AAA-Typ-ATPasen Pex1p und Pex6p ATP-abhängig von der Membran extrahiert und ins Cytosol transportiert. Ein Defekt des Recyclings würde zu einer Blockade der Importmaschinerie führen. Dies wird durch ein als RADAR (Receptor Accumulation and Degradation in Absence of Recycling) bezeichnetes Qualitätskontrollsystem vermieden, das von der Hefe bis zum Menschen konserviert ist, akkumulierte Rezeptoren aus der Membran entfernt und ihren proteasomalen Abbau einleitet. Unser Wissen über den molekularen Aufbau und die Wirkweise der RADAR-Maschinerie ist gering. In diesem Projekt möchten wir die beteiligten Faktoren identifizieren und charakterisieren. Dabei verfolgen wir die folgenden Hauptziele: 1) Aufklärung der molekularen Funktion der AAA-ATPase Cdc48p für die Qualitätskontrolle der peroxisomalen Proteinimport-Maschinerie. Speziell möchten wir die von uns entdeckte Beteiligung von Cdc48p an RADAR näher untersuchen und weitere Peroxisomen-spezifische Faktoren identifizieren, insbesondere die beteiligten Cdc48p-Adapterproteine. Zunächst möchten wir untersuchen, ob bekannte Cdc48p-Adapterproteine für RADAR benötigt werden. Wir planen zudem den Exportprozess in vitro zu rekonstruieren und die Rolle der Ubiquitinylierung für den Cdc48p-abhängigen Exportprozess zu charakterisieren. Schließlich möchten wir die peroxisomalen und zytosolischen RADAR-assoziierten Proteinkomplexe isolieren und charakterisieren. 2) Charakterisierung der Funktion der AAA-ATPase Msp1p, die für ihre Beteiligung an der Qualitätskontrolle von mitochondrialen und peroxisomalen ‚Tail-anchored‘-Membranproteinen bekannt ist. Unsere ersten Daten zeigen, dass das Substratspektrum von Msp1p nicht auf ‚Tail-anchored‘-Proteine beschränkt ist. Hier möchten wir mittels systematischer Ansätze weitere Msp1p-Targets identifizieren und untersuchen, ob Msp1p eine allgemeinere Rolle in der Qualitätskontrolle von peroxisomalen Membranproteinen spielt. 3) Basierend auf unserer Beobachtung, dass Peroxisomen und Mitochondrien bei Überexpression von nicht-funktionalem Msp1p clustern, beabsichtigen wir, die entsprechenden Kontaktstellen zu isolieren und zu charakterisieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen