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Projekt
Die Rolle der J-Domän-Proteine in der Qualitätskontrolle des mitochondrialen Proteinimports
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Thomas Becker; Professorin Dr. Janine Kirstein
Fachliche Zuordnung
Biochemie
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541555098
Mitochondrien importieren etwa 1000 verschiedene Proteine, die als Vorstufen an cytosolische Ribosomen produziert werden. Cytosolische Chaperone wie Hsp70 und ihre Co-Chaperone, die J-Domänen-Proteine, leiten die Vorstufenproteine zur der Translokase der äußeren Membran (TOM-Komplex). Eine vorzeitige Faltung der Vorstufen, ein vermindertes Membranpotenzial oder eine Beschädigung des Translokons können dazu führen, dass die Vorstufenproteine im TOM-Kanal hängenbleiben. Dies führt zu einer Akkumulation von nicht importierten Proteinen in der Zelle, was eine zelluläre Stressreaktion und den Zelltod auslösen kann. Es gibt molekulare Mechanismen, die die Vorläuferproteine aus dem TOM-Komplex entfernen können. Die mitochondriale Proteintranslokation-assoziierte Degradation (mitoTAD) entfernt unter konstitutiven Bedingungen Proteine aus dem TOM-Kanal, während die mitochondriale kompromittierte Proteinimport-Antwort (mitoCPR) den TOM-Komplex unter Import-Stressbedingungen freiräumt. Ob cytosolische Chaperone bei der Entfernung von nicht importierten Vorstufenproteinen eine Rolle spielen, ist noch unbekannt. Unsere vorläufigen Daten deuten darauf hin, dass cytosolische J-Domänen-Proteine am Abbau von nicht importierten Proteinen beteiligt sind. In diesem Projekt wollen wir die Vorteile der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae und des Fadenwurms Caenorhabditis elegans kombinieren, um die molekularen Funktionen und die physiologische Rolle der J-Domänen-Proteine bei der Überwachung des mitochondrialen Proteinimports zu ergründen. Zunächst werden wir die cytosolischen J-Proteine identifizieren, die für den Abbau mitochondrialer Vorstufenproteine erforderlich sind. Mithilfe einer Kombination aus in vivo und in vitro Assays werden wir die Funktion der einzelnen J-Domänen-Proteine für die Extraktion aus dem Translocon, die Ubiquitylierung und schließlich dem Abbau mitochondrialer Vorstufenproteine entschlüsseln. Zweitens werden wir die Rolle der J-Domänen-Proteine bei der Verteilung der nicht importierten mitochondrialen Proteine in der Zelle und in transiente Proteinablagerungen analysieren. Drittens werden wir in C. elegans die Rolle der J-Domänen-Proteine während des Proteinimport-Stresses für die Aktivierung zellulärer Stressreaktionen wie der mitochondrialen Stressantwort (UPRmt), der integrierten Stressantwort (ISR) und der Hitzeschockantwort (HSR) untersuchen. Wir werden die physiologische Bedeutung der durch J-Domänenproteine vermittelten Qualitätskontrolle für die Zelle und für den Organismus C.elegans sowie insbesondere für Nerven- und Muskelgeweben analysieren, die einen hohen energetischen Bedarf haben. Unser Projekt wird wichtige molekulare Mechanismen aufdecken, wie J-Domänen-Proteine die mitochondriale Proteinbiogenese in das zelluläre Proteostase-Netzwerk integriert und welche physiologische Rolle sie für die Funktion von Neuronen und Muskeln spielen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
