Charakterisierung der Funktion membranständiger Ubiquitin-Ligasen bei der Dislokation fehlerhafter Proteine
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Fehlgefaltete Proteine des Sekretionswegs werden im endoplasmatischen Retikulum zurückgehalten, in das Zytoplasma transportiert und dort und über das Ubiquitin Proteasom System abgebaut. Dieser Prozess wird als „endoplasmic reticulum associated protein degradation“ (ERAD) bezeichnet. Eine zentrale Funktion bei ERAD in der Bäckerhefe nimmt ein hoch konservierter und in die Membran des endoplasmatischen Retikulums (ER) integrierter Proteinkomplex namens „Hmg-CoA-reductdase degradation ligase“ (HRD-Ligase) ein. Genetische Daten weisen darauf hin, dass die integralen Membrankomponenten dieses Komplexes an dem Transport defekter Proteine aus dem ER in das Zytoplasma beteiligt sind. Ziel dieses Forschungsvorhabens war die genauere Untersuchung dieses als Dislokation bezeichneten Prozesses und die Charakterisierung der daran beteiligten Komponenten. Im Zuge dieser Arbeiten konnten wir zeigen, dass das Membranprotein Usa1 die Assemblierung der HRD-Ligase vermittelt und auch die Oligomerisierung einzelner Untereinheiten begünstigt. Die Ausbildung hochmolekularer Proteinkomplexe ist für die Funktion der HRD-Ligase in ERAD wichtig. Darüber hinaus ergaben positionsspezifische in vivo Fotoquervernetzungsexperimenten, dass sowohl die ER-luminal exponierten als auch die in der ER-Membran verankerten Bereiche von Der1, einer Untereinheit der HRD-Ligase, in räumlicher Nähe zu Substratproteinen während deren Dislokation stehen. Demnach scheint Der1 den Transport von ERAD Substraten aus dem ER zu ermöglichen. Unsere Daten weisen auch auf eine räumliche Nähe von Der1 und dem Substratrezeptor Hrd3 hin die wahrscheinlich der Koordination von Rekrutierung und Dislokation von ERAD Substraten dient.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2009). Usa1 Functions as a Scaffold of the HRD-Ubiquitin Ligase. Mol. Cell 36, 782–793
Horn, S.C., Hanna, J., Hirsch,C., Volkwein, C., Schütz, A., Heinemann, U., Sommer,T., Jarosch, E.
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(2010). ERAD ubiquitin ligases: Multifunctional tools for protein quality control and waste disposal in the endoplasmic reticulum. Bioessays. 32: 905-913
Mehnert, M. Sommer, T., and Jarosch, E.
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(2011). Protein dislocation from the ER. Biochim Biophys Acta. 1808: 925-936
Bagola, K., Mehnert, M., Jarosch, E., Sommer, T.
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Die Funktion der HRD-Ubiquitinligase bei der Protein- Dislokation aus dem Endoplasmatischen Retikulum; Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I, 2013
Mehnert, Martin
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(2014). Der1 promotes movement of malfolded proteins through the endoplasmic reticulum membrane. Nat Cell. Biol. 16: 77-86
Mehnert, M., Sommer, T., Jarosch, E.
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(2014). The interplay of Hrd3 and the molecular chaperone system ensures efficient degradation of malfolded secretory proteins. Mol. Biol. Cell, Nov. 26 (Epub ahead of print)
Mehnert, M., Sommermeyer, F., Berger, M., Lakshmipathy, S.K., Gauss, R., Aebi, M., Jarosch, E., Sommer T.
