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Projekt
Lysosomal Membrane Proteins and their Roles in Phagosome Maturation
Antragsteller
Professor Dr. Albert Haas; Professor Dr. Paul Saftig
Fachliche Zuordnung
Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
Biochemie
Zellbiologie
Biochemie
Zellbiologie
Förderung
Förderung von 2011 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 198129374
Lysosomen spielen eine zentrale Rolle für zelluläre Vorgänge, z.B. beim Abbau von Plasmamembran-Rezeptoren, von extrazellulären Komponenten, von autophagischen Inhalten und beim Töten phagozytisch aufgenommener Mikroorganismen. Membranproteine des Lysosoms regulieren die lysosomale Ansäuerung, den Transport von Metaboliten und Ionen über die Membran, die Ausstattung mit lysosomalen Hydrolasen, und steuern Fusionsvorgänge zwischen Lysosomen mit späten Endosomen, Autophagosomen oder späten Phagosomen. Wie lysosomale Membranproteine die Fusionsereignisse zwischen späten endozytischen Kompartimenten und Phagosomen vermitteln, ist unklar. Während der ersten Förderperiode haben wir diese Frage durch die in vitro bzw. zellbasierte Analyse der Fusionsfähigkeit von Phagosomen und Lysosomen in der An- und Abwesenheit von ausgewählten lysosomalen Membranproteinen adressiert. Diese Studien bestätigten die wichtige Rolle der LAMP-(Lysosomen-Assozzierte Membran-) Proteine bei der Regulation der Motilität der Lysosomen und indirekt auch bei Fusion von Lysosomen mit Phagosomen. Eine direkte Rolle von LAMP-1 und LAMP-2, LIMP- (Lysosomales Integrales Membranprotein) -2 oder CD63/LIMP-1 bei der Fusion von Phagosomen und Lysosomen konnte nicht bestätigt werden. Basierend auf Berichten in der Literatur, dass die vesikuläre Protonpumpe bei Membranfusionsvorgängen direkt beteiligt ist haben wir die mögliche Beteiligung der (v)-ATPase als Fusions-regulierende Einheit näher untersucht. Wir haben die phagozytotischen und endozytotischen zellulären Wege in Zellen analysiert, denen die a3-Untereinheit bzw. die akzessorische ATP6AP2 Untereinheit der v-ATPase fehlt. Diese Studien zeigten nahezu unveränderte Phagosomen-Lysosomen-Fusion, aber eine bedeutende Rolle der Protonenpumpe bei der Blutbildung und Autophagozytose in der Leber. Phagosom-Lysosomen Fusion funktionierte ebenfalls noch in Zellen, die aus ATP6AP2-konditionellen Knockout-Mäusen gewonnen wurden und fast keine v-ATPase mehr aufwiesen. Zur abschließenden Charakterisierung der Rolle der v-ATPase bei der Phagosomenentstehung planen wir zusätzliche transgene Mauslinien zu untersuchen, siRNA Experimente in RAW-Zellen und in vivo und in vitro Phagosomen-Reifungsexperimente durchzuführen. Weiterhin soll die Rolle von membranspannenden Kalzium-Transportern der Lysosomen bei Fusionsvorgängen mit Phagosomen untersucht werden. Wir werden die Rolle der Transporter durch den Einsatz von Kalziumkanal-Hemmstoffen, siRNA-Technologie, Knockout-Mauszellen, mikroskopischen Analysen und zellbasierten und in vitro-Fusionsassays untersuchen. Zusammenfassend werden unsere geplanten Experimente tiefere Erkenntnisse liefern, in welcher Weise lysosomale Membranproteine bei der Regulation und Katalyse der Phagolysosomen Biogenese molekular beteiligt sind. Solche Erkenntnisse können Wege zur Behandlung infektiöse Erkrankungen aufzeigen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
