Anorganisches Polyphosphat in Eukaryoten - Synthese, Detektion, Metabolismus und Physiology

• Antragsteller: Professor Dr. Henning Jessen
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445698446

Anorganisches Polyphosphat ist ein wichtiges Biopolymer, welches aus Dutzenden bis Hunderten Phosphoranhydriden aufgebaut ist. Der Metabolismus und die Funktionen dieses präbiotischen, weit verbreiteten Polymers in Prokaryoten und Hefe sind recht gut verstanden. Es sind jedoch auch in multizellulären Eukaryoten signifikante Mengen vorhanden, wenn auch geringer, als in Prokaryoten. Polyphosphat kann zum Beispiel in roten Blutkörperchen identifiziert werden und ist an der Gerinnungskaskade beteiligt, sowie an der Knochenbildung. Einige Studien haben PolyP Funktionen zugewiesen in mitochondrieller Homöostase, TOR Signaling, Chaperone Funktion, und neuronalem Signaling. Insgesamt jedoch ist unser Verständnis der PolyP Funktionen in höheren Eukaryoten sehr gering. Die Enzymologie in höheren Eukaryoten, insbesondere bezüglich der Synthese, ist unbekannt. Aus diesem Grunde kann man auch keine Knockout Organismen erzeugen, welche das Studium dieses Polymers in Metazoa vereinfachen würden. Auch gibt es keine spezifischen und sensitiven Methoden für die Detektion und Quantifizierung, insbesondere in lebenden Zellen. Zudem ist die chemische Synthese von polyP und Analoga derzeit nicht gut durchführbar. Genau solche Analoga könnten allerdings bei der Identifizierung von den Enzymen, die PolyP herstellen oder allgemein umsetzen/binden, ausgesprochen hilfreich sein. In diesem Gemeinschaftsantrag (DBT and DFG for funding Indo-German Fundamental Research Projects in the Life Sciences) werden wir diese Probleme lösen durch Zusammenführen unserer komplementären Expertise in Biochemie (Rashna Bhandari), chemischer Synthese (Henning Jessen) und Drosophila Genetik (Manish Jaiswal). Wir werden eng zusammenarbeiten, um die folgenden Ziele zu erreichen:a) Entwicklung sensitiver und spezifischer Assays um PolyP in Proben zu detektierenb) Chemische Synthese von PolyP und Analoga und deren intrazelluläre Freisetzungc) Untersuchung von Cross-talk zwischen Inositol Pyrophosphaten und PolyP in mitochondriellem Energiemetabolismusd) Identifikation des Syntheseweges von PolyP in höheren Eukaryotene) Studium der Effekte von PolyP Depletion auf dem Level des OrganismusIn seiner Gesamtheit wird unser Ansatz dabei helfen, die Geheimnisse der PolyP Synthese und Funktionen in höheren Eukaryoten zu klären. Die gewonnenen neuen Methoden (Synthese, Analyse, Biochemie, Biologie) werden das Feld in der Zukunft deutlich stärken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Indien
• Partnerorganisation: Department of Biotechnology (DBT) ; Ministry of Science and Technology
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Rashna Bhandari, Ph.D.; Manish Jaiswal, Ph.D.