Asymmetrische Vererbung von Mitochondrien in Hefe

• Antragsteller: Professor Dr. Benedikt Westermann
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433461293

Bei der Zellteilung müssen nicht nur die Chromosomen im Zellkern, sondern auch alle von Membranen umgebenen Organellen durch Transport- und Verteilungsvorgänge vererbt werden. Durch asymmetrische Zellteilung entstehen bei einigen Zelltypen – wie z.B. Stammzellen oder knospenden Hefen – Zellen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Bei der Teilung von Stammzellen werden junge und ungeschädigte Mitochondrien in der Stammzelllinie erhalten, während bei der Teilung von Hefezellen die Mutter die jungen Mitochondrien bevorzugt an die Knospe weitergibt. Die molekularen Mechanismen der asymmetrischen Verteilung von Mitochondrien und der Selektion der "fitten" Organellen sind weitgehend unbekannt und sollen mit der Hefe Saccharomyces cerevisiae als Modellsystem untersucht werden. Unsere bisherigen Ergebnisse zeigen, dass das Myosin-Motorprotein Myo2 die Mitochondrien entlang von Aktinfilamenten in die Knospe transportiert, während gleichzeitig einige Mitochondrien durch spezifische Proteinkomplexe an die Plasmamembran der Mutterzelle verankert werden, um sie dort zurückzuhalten. Das mitochondriale Außenmembranprotein Alo1 ist ein neuer Interaktionspartner von Myo2, und wir untersuchen seine Rolle beim Schutz der Mitochondrien vor oxidativen Schäden und der Selektion der "fitten" Mitochondrien für den Transport in die Knospe. Ufo1 ist ein genetischer Interaktionspartner von Myo2 und spielt als Untereinheit einer Ubiquitinligase vermutlich eine wichtige Rolle bei der Regulation der mitochondrialen Vererbung. Cytosolische Proteinaggregate, die durch Hitzeschock oder Alterungsprozesse entstehen, werden an die mitochondriale Oberfläche rekrutiert, um sie in der Mutterzelle zurückzuhalten und die Weitergabe an die Tochter zu verhindern. Vielversprechende Vorarbeiten zeigen, dass die mitochondriale Proteinimportmaschinerie eine wichtige Rolle bei der Immobilisierung dieser Aggregate spielt. Die Mechanismen des rückwärtsgerichteten Mitochondrientransports sind fast vollständig unbekannt und basieren möglicherweise auf der Verankerung von Mitochondrien an Aktinkabel, die vom Knospenhals aus in die Mutterzelle hineinwachsen. Die Untersuchung dieser Prozesse lässt ein detailliertes Verständnis der Prozesse erwarten, die die asymmetrische Vererbung von Mitochondrien und damit das Altern der Zelle bestimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen