Analyse der Funktion des Bcl2-assoziierten Athanogen 6 (BAG6)-Proteins in Chlamydomonas

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Schroda
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 536728273

Die BAG-Familie (B-Zell-Lymphom 2 (Bcl-2)-assoziierte Athanogene) umfasst eine evolutionär konservierte Gruppe von Proteinen mit einer gemeinsamen konservierten Region, der BAG-Domäne. BAG-Proteine spielen eine wichtige Rolle als molekulare Co-Chaperone von HSP70 in verschiedenen Signaltransduktionswegen. Über die BAG-Domäne binden sie an die ATPase-Domäne von HSP70 und modulieren dessen Chaperonaktivität. Einige pflanzliche BAGs enthalten zusätzliche Domänen/Motive, die nur in Pflanzen vorkommen, wie z. B. das Calmodulin-bindende IQ-Motiv. Welche Funktion BAG-Proteine bei der pflanzliche Proteinhomöostase und verknüpften Ca2+-Signalwegen hat ist jedoch kaum bekannt. Während Arabidopsis sieben BAG-Proteine (BAG1-7) besitzt, kodiert Chlamydomonas reinhardtii nur für ein einziges BAG-Protein, das homolog zu Arabidopsis BAG6 ist. Chlamydomonas BAG6 fiel uns in einer Proteomics-Studie auf, da es während eines 3-stündigen Hitzestresses stark hochreguliert wird. qRT-PCR-Analysen ergaben, dass BAG6-Transkripte bei Hitzestress sogar noch schneller akkumulieren als Transkripte der kleinen Hitzeschockprotein-Gene HSP22E/F, die in Chlamydomonas als sensitive Stressmarker dienen. Wir fanden heraus, dass die BAG6-Genexpression durch den Hitzeschockfaktor 1 reguliert wird, der schnell an den BAG6-Promotor bindet und Histone H3/4 acetyliert, gefolgt von der Loslösung von Histon H3. Ein BAG6-Antikörper zeigte, dass BAG6-Protein unter Normalbedingungen nicht nachweisbar war, sich aber bei Hitzestress ebenso schnell anreicherte wie BAG6-Transkripte. Die BAG6-Proteinmengen nahmen mit ähnlicher Kinetik wie die von sHSPs und CLPBs während der Erholung von Hitzestress ab, was auf einen aktiven Abbau von BAG6 und eine strikte Kontrolle der BAG6-Menge hinweist. Eine bag6-Mutante wies keine hitzeinduzierte BAG6-Proteinakkumulation mehr auf. Überraschenderweise beobachteten wir in dieser bag6-Mutante eine erhöhte Produktion von HSP22E/F und von Proteinaggregaten im Vergleich zum Wildtyp, was darauf hindeutet, dass BAG6 als Repressor der sHSP-Produktion fungiert. Co-Immunpräzipitationsanalysen zeigten cytosolisches HSP70A und HSP22A als BAG6-Interaktionspartner. Ziel dieses Projekts ist es, die Rolle von BAG6 bei der Regulation der Proteinhomöostase in Chlamydomonas besser zu verstehen. Zu diesem Zweck wollen wir Stressbedingungen identifizieren, die zur Produktion von BAG6 führen, um Bedingungen zu finden, die zu Wachstumsphänotypen in der bag6-Mutante, in Linien mit BAG6 ohne IQ-Motiv und in Linien, die konstitutiv BAG6 überproduzieren, führen. Wir wollen uns ein umfassendes Bild von den Genen/Proteinen machen, die in Abwesenheit/konstitutiver Anwesenheit von BAG6 dysreguliert sind. Wir wollen BAG6 in der Zelle lokalisieren und zusätzlich zu HSP70A/HSP22A transiente und stabile Interaktionspartner identifizieren. Schließlich wollen wir das HSP70A-BAG6-HSP22A-Chaperon-System in vitro rekonstruieren, einschließlich der neu identifizierten Partner.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen