Entschlüsselung der endosomalen Recyclingwege: Einblicke in die Protein- und Lipidsortierung im endo-lysosomalen System

• Antragsteller: Professor Dr. Florian Fröhlich
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 534958928

Lysosomen und Vakuolen spielen eine entscheidende Rolle beim Abbau von intra- und extrazellulärem Material. Die Funktion der Lysosomen hängt von zwei Klassen von Proteinen ab: lösliche Hydrolasen und integrale lysosomale Membranproteine. Lysosomale Hydrolasen benötigen einen sauren pH-Wert, der durch die vakuoläre H+-ATPase und andere Ionenkanäle hergestellt wird, während Membranpermeasen die beim lysosomalen Abbau entstehenden Metaboliten exportieren. Vor allem Defekte im endosomalen Recycling werden mit lysosomalen Speicherkrankheiten und neurodegenerativen Störungen in Verbindung gebracht. Um die Mechanismen zu entschlüsseln, die dem vacuolären/lysosomalen Targeting und der Protein- und Lipidsortierung zugrunde liegen, verwenden wir Hefe als Modellorganismus. Wir werden die endosomalen Recyclingwege in Hefe systematisch untersuchen, indem wir unseren etablierten quantitativen Proteomik-Ansatz verwenden. Durch die Integration von metabolischer Markierung, Vakuolenreinigung und massenspektrometriebasierter Proteomik werden wir Frachtproteine untersuchen, Sortiermotive identifizieren und die funktionelle Rolle der endosomalen Recyclingfaktoren aufklären. Insbesondere werden wir uns auf die Charakterisierung eines unerforschten Proteins namens Ptm1 konzentrieren, dessen Transport durch die Deletion der Proteine Mvp1 und Gga beeinträchtigt wird. Jüngste Strukturanalysen deuten darauf hin, dass Ptm1 am endosomalen Recycling beteiligt ist und möglicherweise lipidbindende Eigenschaften besitzt. Unser Ziel ist es, Schlüsselfragen bezüglich des Ladungsspektrums, der Sortiermotive und der Lipidregulation innerhalb des endo-lysosomalen Systems zu klären. Die systematische Analyse der retrograden Transportwege und die Identifizierung von Frachtproteinen werden Einblicke in die Mechanismen der Protein- und Lipidsortierung geben. Durch die Untersuchung der zellulären Funktion von Ptm1 erwarten wir, neue Aspekte des endosomalen Recyclings und seine Auswirkungen auf den endo-lysosomalen Weg aufzudecken. Zusammen wird dies zu einem besseren Verständnis der endosomalen Homöostase und ihrer Bedeutung für Krankheiten beitragen, die mit lysosomaler Dysfunktion und Neurodegeneration einhergehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen