Ein konservierter und multifunktioneller Redox-Schalter in Hefe-Get3 und seinem Säugerhomolog TRC40

• Antragstellerin: Professorin Dr. Blanche Schwappach-Pignataro
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251912032

Die Erhaltung der Protein-Homöostase unter oxidativem Streß ist für alle Lebewesen eine wesentliche Herausforderung. Reaktive Sauerstoffspezies haben eine Erniedrigung der zellulären ATP-Konzentration zur Folge und verlangsamen so ATP-abhängige Prozesse, z.B. die Aktivität von ATP-abhängigen Chaperonen. Unsere Arbeiten haben zu der Erkenntnis beigetragen, daß Organismen eine völlig andere Klasse von streßspezifischen ATP-unabhängigen Chaperonen nutzen, die unter oxidativem Streß posttranslational aktiviert werden. Wir haben entdeckt, daß Get3 (TRC40 in Säugern), eine lösliche Komponente der Maschinerie für die Membraninsertion von C-terminal verankerten Membranproteinen, durch einen Thiol-Schalter redox-reguliert ist. Oxidativer Streß bewirkt die Ausbildung von Disulfidbrücken und verwandelt Get3 in ein wirksames molekulares Chaperon. Aktivierung der ATP-unabhängigen Chaperon-Funktion geht mit einem Verlust der ATP-abhängigen ER-Targeting-Aktivität für C-terminal verankerte Membranproteine einher. Bei Get3 handelt es sich daher um ein bifunktionelles Protein. Komplementationsstudien in Hefe mit funktionell charakterisierten Get3-Varianten haben ergeben, daß es die Chaperon-Aktivität und nicht die ER-Targeting-Funktion ist, die vielen der bekannten Phänotypen einer get3-Deletionsmutante zugrunde liegen. Diese Ergebnisse sind spannend, da sie nahelegen, daß die Chaperon-Aktivität die physiologisch bedeutsamere Rolle von Get3 darstellt. Wir werden jetzt das ganze konzeptionelle und methodische Arsenal, das wir für unsere Arbeit an dem bakteriellen redox-regulierten Chaperon Hsp33 entwickelt haben, einsetzen, um die redox-regulierte Aktivierung von Get3 in vitro und in vivo aufzuklären. Aufgrund der Arbeitshypothese, daß andere GET-Proteine die Beladung mit Chaperon-Klienten oder ihre Freisetzung beeinflussen, werden wir besonderes Augenmerk auf die Relevanz von anderen Mitgliedern der GET-Maschinerie für die Chaperon-Aktivität von Get3/TRC40 legen. Wir werden die in vitro erarbeiteten Ergebnisse im Hefesystem in vivo testen, wobei wir auf eine große Sammlung an mehrfach manipulierten, im Detail charakterisierten Stämmen zurückgreifen können. Weiterhin werden wir unsere Hypothesen auch in Säuger-Zelllinien testen, wo wir die siRNA-vermittelte Herunterregulierung verschiedener Komponenten der TRC40-Maschinerie etabliert haben. Wir werden unter verschiedenen physiologischen Bedingungen einen systematischen Lokalisations-Screen in Hefe durchführen, um Klienten-Proteine zu identifizieren, die ausschließlich von der Chaperon-Aktivität von Get3 abhängen. Wir werden das Schicksal dieser Proteine unter Streß und bei Wiederherstellung der Homöostase untersuchen. Wir erwarten von diesen Ergebnissen wichtige neue Einblicke in den Beitrag von Get3/TRC40 zum Überleben von Zellen unter Streß.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1710: Dynamik thiolbasierter Redoxschalter in der Zellphysiologie
• Internationaler Bezug: USA
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Ursula Jakob