Molecular mechanism and structure of the cytosolic iron-sulfur protein assembly (CIA) machinery

• Antragsteller: Professor Dr. Roland Lill
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 298582020

Eisen-Schwefel (Fe/S) Cluster sind als essentielle Protein-Kofaktoren an zentralen biologischen Prozessen wie dem Stoffwechsel, der Energieumwandlung, der Synthese und Reparatur von DNA, und der Proteintranslation beteiligt. Die Synthese von Fe/S-Clustern und ihre Insertion in Zielproteine wird in einer lebenden Zelle durch komplexe Maschinerie katalysiert. In (nicht-grünen) Eukaryoten wurden drei Biogenese-Systeme in den Mitochondrien und im Cytosol mit mehr als 30 bekannten Komponenten identifiziert. Mitochondriale Fe/S Proteine benötigen zur Reifung die Eisenschwefel-Cluster (ISC) Assemblierungsmaschinerie, die im Laufe der Evolution von Bakterien geerbt wurde. Die Biogenese von cytosolischen und nukleären Fe/S-Proteinen erfordert ebenfalls die Funktion dieses Systems, jedoch darüber hinaus noch den mitochondrialen ISC Exportapparat und die cytosolische Eisenschwefel-Assemblierungsmaschinerie (CIA). Bisher wurden elf CIA Proteine identifiziert und die Reihenfolge ihrer Funktion definiert, aber über ihre exakte biochemische Funktion ist nur wenig bekannt. Ziel dieses Antrags ist es, die molekularen Mechanismen von drei CIA Proteinkomplexen aufzuklären. Dazu werden zellbiologische Methoden und biochemische Rekonstitutionen mit ultrastrukturellen und Mutagenesetechniken kombiniert, um auf molekularer Ebene zu beschreiben, wie ein [4Fe-4S] Cluster zunächst auf dem CIA Gerüst-Komplex synthetisiert wird, um dann spezifisch mithilfe der CIA Targeting- und Adapterkomplexe in Ziel-Apoproteine eingebaut zu werden. Unsere Untersuchungen werden zur Aufklärung der komplexen molekularen Mechanismen eines hoch konservierten Schlüsselprozesses des Lebens beitragen.

• DFG-Verfahren: Reinhart Koselleck-Projekte