Substrattransmembranhelices: ihre konformationelle Flexibilität und Erkennung durch das Enzym

• Antragsteller: Professor Dr. Dieter Langosch
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263531414

Ein primäres Ereignis in der Substratselektion ist die Erkennung durch die jeweilige Intramembranprotease. Wir hypothetisieren, dass die Erkennung als auch die nachfolgende Spaltung eines Substrats durch die konformationelle Flexibilität seiner Transmembranhelix wesentlich beeinflusst wird, ein Aspekt welcher gegenwärtig nahezu unerforscht ist! In Ziel 1 wollen wir Transmembranhelixbewegungen vergleichend für Substrate und nicht-Substrate verschiedener Intramembranproteasen (gamma-Secretase, Rhomboid PINK1, Signalpeptidpeptidasen) untersuchen. Dazu werden primär massenspektrometrische Techniken eingesetzt werden, um sowohl die lokale Entfaltung um helikale Spaltregionen als auch großräumige Konformationswechsel der Substrattransmembranhelices aufzuklären. Biologisch relevante Bewegungsmuster wollen wir dadurch entschlüsseln, dass wir den Einfluss von Mutationen auf die Helixflexibilität mit deren Einfluss auf Substraterkennung und Substratspaltung vergleichen. Neben diesen angewandten Aspekten wird ein systematischer Vergleich von Primärstrukturen und der jeweiligen Transmembranhelixdynamik wichtige neue Einblicke in den Zusammenhang beider liefern. In Ziel 2 werden wir FRET-basierte und biochemische Nachweisverfahren zur Analyse der C99 TM domain Interaktion mit Präsenilin Transmembranhelices entwickeln, um damit die substratbindende Stelle auf dem Enzym sowie die relevanten Aminosäuren des Substrates zu identifizieren. Dies wird es uns ebenso ermöglichen, die mögliche Rolle der C99 Dimerisierung für seine Bindung zu erforschen. Eine andere wichtige Frage wird sich mit der Regulation der Substrat/Enzymerkennung durch Lipide beschäftigen indem die Interaktion in verschiedenen Lipidumgebungen mit der FRET-basierten Analyse der Substrat/Lipidinteraktion verbunden werden wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2290: Intramembrane Proteolyse Verstehen