Aufklärung der molekularen Funktionen der Zellmembran-lokalisierenden OTU-Deubiquitylasen in Arabidopsis thaliana

• Antragstellerin: Professorin Dr. Erika Isono
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441867841

Ubiquitinylierung ist eine posttranslationale Modifikation, die für die meisten biologischen Prozesse in eukaryontischen Organismen wichtig ist. Unter anderem dient Ubiquitinylierung als Signal für den Proteinabbau über das Proteasom oder im endosomalen oder autophagosomalen Abbauweg. Während Ubiquitin-Ligasen die Stabilität eines Proteins in erster Linie bestimmen, können deubiquitinylierende Enzyme (DUBs) auch den Abbau eines Proteins regulieren, indem sie das Protein durch Entfernung der Ubiquitin-Moleküle vor Abbau schützen. DUBs werden auf verschiedenen Ebenen reguliert, unter anderem auf der Transkriptionsebene, aber auch durch Lokalisierung, posttranslationale Modifikationen und Protein-Protein Wechselwirkungen. Wir haben zwei OTU DUBs in Arabidopsis, OTU11 und OTU12, als Zellmembran-lokalisierte DUBs identifiziert. Beide Enzyme haben als rekombinante Proteine eine sehr niedrige DUB-Aktivität, können aber durch Bindung an anionische Lipide aktiviert werden und sind an der Regulation von Zellmembranproteinen beteiligt. Wir haben nun herausgefunden, dass OTU11 und OTU12 unter verschiedenen abiotischen Stressbedingungen in cytosolische Strukturen relokalisieren. Die molekulare Grundlage für diese Relokalisierung und die physiologischen Funktionen der DUBs bei zellulären Stressreaktionen sind jedoch noch nicht bekannt. Das Ziel dieses Projektvorschlags ist es daher, (1) die Art der cytosolischen Kompartimente zu identifizieren, in den OTU11 und OTU12 unter Stressbedingungen lokalisieren, und (2) die Interaktoren und möglichen Zielproteine dieser DUBs zu identifizieren und zu charakterisieren. Wir werden biochemische, zellbiologische sowie genetische Methoden anwenden und erwarten, dass die Ergebnisse dieses Projekts dazu beitragen, tiefere Einblicke in die molekulare Funktion von DUBs in der zellulären Stressantwort zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen