In-vivo-Substratspektrum und -Funktionen der Intramembranprotease Signalpeptidpeptidase (SPP)

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd Schröder
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555305071

Signal-Peptid-Peptidase (SPP) ist eine im ER-lokalisierte Aspartyl-Intramembranprotease, die bestimmte Signalpeptide innerhalb der ER-Membran spalten kann. Die meisten bekannten endogenen SPP Substrate sind tail-anchored Proteine, welche als allgemeine SPP Substratcharakteristika ein einzelnes Transmembransegment in Typ II Orientierung (cytosolischer N-terminus) und eine kurze luminale Domäne aufweisen. Es ist unklar, inwieweit Säugetier-SPP mehrspännige Membranproteine prozessieren kann, wie es für das Hefe-Ortholog Ypf1 beschrieben wurde. Da konstitutive SPP Knockout Mäuse perinatal letal sind, beruht unser Wissen über Substrate und Funktion von SPP ausschließlich auf zelllinien-basierten Untersuchungen, welche auf eine Rolle im ER-assoziierten Proteinabbau (ERAD) hinweisen. Um den Einfluss von SPP auf die zelluläre Proteostase in vivo zu untersuchen, haben wir ein induzierbares Mausmodell unter Verwendung eines tamoxifen-aktivierbaren Transgens generiert und validiert. In adulten Mäusen wird der Verlust von SPP gut toleriert, so dass die Linie für phänotypische Studien nutzbar ist. Wir werden diese Mäuse umfassend charakterisieren, einschließlich einer immunologischen Phänotypisierung, da Homologe von SPP, die SPP-ähnlichen Proteasen, eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Funktion verschiedener Immunzellen spielen. Erste Ergebnisse weisen auf eine veränderte Serum–Cholesterol-Homöostase bei SPP-Defizienz hin, welche auch im Hinblick auf eine patho-physiologische Relevanz weiter untersucht werden soll. Daher sollen SPP-defiziente Mäuse einer cholesterol-reichen Western Type Diät unterzogen werden. In diesem Zusammenhang werden wir untersuchen, wie ein SPP-Mangel die Cholesterol-Homöostase sowohl auf organismischer als auch auf zellulärer Ebene moduliert. SPP-Defizienz bewirkt in der Leber deutliche Veränderungen des Membranproteoms. So konnten wir mittels Proteomanalyse eine Anreicherung zahlreicher Typ II orientierter Membranproteine nachweisen, welche putative SPP Substrate darstellen. Darüber hinaus waren etliche polytope Membranproteine in SPP-defizienten Lebern akkumuliert. Da SPP-Defizienz auch zu ER-Stress und einer unfolded protein response (UPR) führt, wollen wir die proteomischen Veränderungen systematisch charakterisieren, um primäre Veränderungen durch den Verlust SPP-vermittelter Proteolyse von sekundären Folgen des Proteaseverlusts zu unterscheiden. Substratkandidaten sollen in zellbasierten Systemen eingehend charakterisiert werden. Dies wird eine Liste validierter SPP-In-vivo-Substrate liefern. Als Schlüsselfrage soll untersucht werden, wie SPP-Mangel zu einer UPR führt. Dabei sollen ER-Stress pathways in induzierbaren SPP-KO-Mäusen systematisch charakterisiert werden. Darüber hinaus werden Primärzellen und zelllinienbasierte Modelle verwendet, um die Verbindung zwischen der proteostatischen Funktion von SPP und spezifischen Substraten dieser Protease mit ER-Stress sowie den genannten Phänotypen zu charakterisieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen