Strukturelle Charakterisierung des peroxisomalen PTS1-Importrezeptors und interagierender Proteine

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Schliebs
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5396494

• Erstellungsjahr: 2009

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Peroxisomale Matrixproteine werden nach ihrer Synthese im Cytosol von zyklisierenden PTS-Rezeptoren, Pex5 und Pex7, erkannt und zu ihrem Zielorganell transportiert. Nach der Dissoziation der Rezeptor-Cargo Komplexe an der peroxisomalen Membran gelangen die gefalteten und oftmals oligomeren Cargo-Proteine auf unbekanntem Wege in die peroxisomale Matrix, während die Rezeptoren unter ATP-Verbrauch in das Cytosol freigesetzt werden. Im Rahmen des geförderten Projektes wurden die molekularen Grundlagen der frühen Ereignisse der peroxisomalen Importwege analysiert. Die publizierten Daten belegen, dass die Bindung peroxisomaler Cargo-Proteine im Cytosol zu Konformationsänderungen in Rezeptoren führt, die wahrscheinlich das Docking an die Membran ermöglichen. Die Interaktion des PTS1-Rezeptors Pex5 mit dem peroxisomalem Dockingprotein Pex14 wurde ebenfalls in strukturellen Details aufgeklärt. Interessantenweise zeigte sich im Laufe des Projektes, dass Pex5 an der Membran nicht nur mit den bekannten Protein-Interaktionspartnern, sondern auch mit den Phospholipiden der Membran wechselwirken kann. Dieser Befund führte zu der Hypothese, dass die Rezeptoren selbst integrale Bestandteile einer sogenannten „transienten Pore" werden können und auf diese Weise den Transfer von Cargo-Proteinen über die Membran ermöglichen. Aufbauend auf den Projektergebnissen und abgeleiteten Theorien ergeben sich neue experimentelle Ansätze, die letztendlich zu einem Gesamtverständnis des peroxisomalen Matrixproteinimportes führen können.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Functional similarity between the peroxisomal PTS2 receptor binding protein Pex18p and the N-terminal half of the PTS1 receptor Pex5p. Mol. Cell. Biol. 2004, 24:8895- 8906
  Schäfer A, Kerssen D, Veenhuis M, Kunau WH, Schliebs W
  
• Peroxisomal matrix protein import: the transient pore model. Nat Rev Mol Cell Biol 2005, 6:738-742
  Erdmann R, Schliebs W
  
• Pex5p, the peroxisomal cycling receptor, is a monomeric non-globular protein. J Biol Chem 2005, 280:24404-24411
  Costa-Rodrigues J, Carvalho AF, Fransen M, Hambruch E, Schliebs W, Sa-Miranda C, Azevedo JE
  
• Yeast Pex14p possesses two functionally distinct Pex5p and one Pex7p binding sites. J Biol Chem 2005, 280:35571-35578
  Niederhoff K, Meindl-Beinker NM, Kerssen D, Perband U, Schafer A, Schliebs W, Kunau WH
  
• Membrane association of the cycling peroxisome import receptor Pex5p. J Biol Chem 2006, 281:27003-27015
  Kerssen D, Hambruch E, Klaas W, Platta HW, de Kruijff B, Erdmann R, Kunau WH, Schliebs W
  
• Pex14p, more than just a docking protein. Biochim Biophys Acta 2006, 1763:1574-1584
  Azevedo JE, Schliebs W
  
• PTS2 co-receptors: diverse proteins with common features. Biochim Biophys Acta 2006.1763:1605-1612
  Schliebs W, Kunau WH
  
• Recognition of a functional peroxisome type 1 target by the dynamic import receptor pex5p. Mol Cell 2006, 24:653-66
  Stanley WA. Filipp FV, Kursula P, Schuller N, Erdmann R, Schliebs W, Sattler M, Wilmanns M
  
• Protein translocation into peroxisomes by ring-shaped import receptors. FEBS Lett 2007, 581:4795-4802
  Stanley WA, Fodor K, Marti-Renom MA, Schliebs W, Wilmanns M