Untersuchungen zur strukturellen Dynamik der AAA+ ATPase p97 in unterschiedlichen funktionellen Zuständen

• Applicant: Dr. Ashwin Chari
• Subject Area: Structural Biology
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 208200184

p97 (auch Cdc48 und VCP genannt) ist eine Chaperon-ähnliche, hexamere molekulare Maschine der AAA+ Familie, welche in der Lage ist, durch Hydrolyse von ATP gewonnene chemische Energie in mechanische umzuwandeln. In der Zelle vermittelt p97 im Zusammenspiel mit Substrat-rekrutierenden und -prozessierenden Kofaktoren die proteasomale Degradation von fehlgefalteten Proteinen des Endoplasmatischen Reticulums (ERAD) und homotypische Membranfusionsprozesse. p97 ist in allen Eukaryoten essenziell, und Mutationen im p97-kodierenden Gen des Menschen verursachen familiäre Proteinopathien. Obschon einzelne strukturelle „Schnappschüsse“ von p97 während des ATPase Zyklus existieren, sind sowohl der Mechanismus als auch die Konformationslandschaft von funktionellen Zuständen dieser dynamischen molekularen Maschine weitgehend unverstanden. Ziel dieses Vorhabens ist es, die funktionellen Raumstrukturen von p97 in unterschiedlichen Stadien des ATPase-Zyklus durch hochauflösende Kryo-Elektronmikroskopie zu bestimmen. Insbesondere wird untersucht, wie der Konformationsraum von p97 während des ATPase-Zyklus durch die Bindung unterschiedlicher Kofaktoren beeinflusst wird. Darauf aufbauend soll untersucht werden, welchen Einfluss Proteinopathie verursachenden Mutationen auf den Konformationsraum von p97 ausüben. Schließlich soll das Wechselspiel der einzelnen Ensembles von Konformeren während eines ATPase- Zyklus durch zeitaufgelöste Kryo-Elektronenmikroskopie analysiert werden. Die gewonnen Einsichten werden maßgeblich zum Verständnis der Funktionsweise von p97 und ihrer Beeinträchtigung durch krankheitsverursachende Mutationen beitragen.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Persons: Professor Dr. Alexander Buchberger; Professor Dr. Holger Stark
• Host: Professor Dr. Reinhard Lührmann