Charakterisierung der Rolle der Interaktion zwischen NDRG3 und GOSR2 beim vesikulären Transport zwischen ER und Golgi

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Gabriele Fischer von Mollard; Privatdozent Dr. Michael Schwake
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 262447144

SNARE [soluble NSF (N-ethylmaleimide-sensitive factor) attachment protein receptor] Proteine vermitteln die Fusion von Vesikeln mit ihrer Zielmembran. Allen SNAREs gemeinsam ist eine SNARE Domäne über die sie mit anderen SNARE Proteinen interagieren und Komplexe bilden, die unentbehrlich sind für Membranfusionen. Unser Interesse gilt dem Transport von Vesikeln vom Endoplasmatischen Retikulum (ER) zum Golgi und die Rolle von GOSR2 in diesem Prozess. GOSR2 ist ein Q-SNARE und wir waren an der Identifikation von Mutationen in GOSR2, die zu einer progressiven myoklonischen Epilepsie und Skoliose führen, die mit angeborenen muskulären Dystrophien assoziiert sein können, beteiligt. Im Rahmen des letzten Antrags haben wir ein Hefe-basierendes System entwickelt, das zusammen mit Simulationsexperimenten dazu genutzt werden kann den Funktionsverlust von GOSR2 zu untersuchen und auf molekularer Ebene zu verstehen. Diese Versuche können dazu dienen den Verlauf der Erkrankung besser zu verstehen und vorhersagbar zu machen. Desweiteren konnten wir anhand von GOSR2-defizienten Mäusen zeigen, dass ein vollständiger Funktionsverlust von GOSR2 zum Tod der Tiere in der frühen embryonalen Entwicklung führt. Um die häufigste Mutation G144W in GOSR2 besser zu charakterisieren, haben wir von GOSR2 und der G144W Mutante die Interaktome bestimmt, wobei zwischen dem Wildtyp und dem mutiertem Protein keine Unterschiede gefunden wurden. Interessanterweise haben wir neben bekannten GOSR2 Interaktionspartnern auch NDRG3 gefunden. Dabei handelt es sich um ein zytosolisches Protein, welches eine Rolle bei der zellulären Antwort auf Hypoxie spielt. Wir konnten im Rahmen des ersten Antrags zeigen, dass GOSR2 mit seiner N-terminal Habc Domäne mitNDRG3 interagiert, wobei NDRG3 dazu C-terminale Bereiche benötigt. Desweiteren konnten wir zeigen, dass NDRG3 die Sezernierung hemmt. Die Induktion von Hypoxie führt NDRG3- abhängig ebenfalls zu einer Hemmung der Sekretion. Wir postulieren, dass NDRG3 den ER/Golgi Transport durch seine Interaktion mit GOSR2 hemmt und damit diesen zellulären Prozess moduliert. Im Rahmen des Fortsetzungantrags wollen wir die NDRG3/GOSR2 Interaktion näher untersuchen und die physiologische Relevanz der Interaktion besser verstehen. Dafür beabsichtigen wir Experimente durchzuführen, die den GOSR2/NDRG3 Proteinkomplex auf molekularer Ebene charakterisieren, die regulatorische Rolle von NDRG3 auf den vesikulären Transport vom ER zum Golgi besser zu verstehen und untersuchen, ob weitere Mitglieder der NDRG Proteinfamilie ebenfalls SNARE Komplexe binden und deren Funktion regulieren. Dieses Projekt wird dazu beitragen die physiologische Funktion der NDRG3/GOSR2 Interaktion unter normalen und hypoxischen Bedingungen zu verstehen und ob diese Interaktion einen Einfluss auf GOSR2-abhängige Erkrankungen hat. Desweiteren postulieren wir, dass Mitglieder der NDRG Proteinfamilie weitere SNARE Proteine binden und damit die Funktion von SNARE Komplexen regulieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen