Ein molekularer Tauziehmechanismus für den Proteintransport aus Mitochondrien in Peroxisomen

Peroxisomen sind nahezu ubiquitäre eukaryotische Zellorganellen, die eine wichtige Rolle beim Abbau von Fettsäuren und des dabei gebildeten Wasserstoffperoxids spielen. Während der peroxisomalen Oxidation von Fettsäuren kooperieren Peroxisomen eng mit Mitochondrien. Das in Peroxisomen gebildete Acet...

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Main Author: Stehlik, Thorsten
Contributors: Bölker, Michael (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2019
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Peroxisomen sind nahezu ubiquitäre eukaryotische Zellorganellen, die eine wichtige Rolle beim Abbau von Fettsäuren und des dabei gebildeten Wasserstoffperoxids spielen. Während der peroxisomalen Oxidation von Fettsäuren kooperieren Peroxisomen eng mit Mitochondrien. Das in Peroxisomen gebildete Acetyl-CoA wird in den mitochondriellen Zitronensäure-Zyklus eingespeist. In der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae enthalten die meisten peroxisomalen Matrixproteine ein carboxy-terminales Zielsteuerungs-Signal (peroxisomales targeting signal type 1, PTS1). Das PTS1 wird vom cytosolischen Importrezeptor Pex5 gebunden, der die Matrixproteine in gefaltetem Zustand und sogar als Oligomere in das peroxisomale Lumen importieren kann. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Protein-Phosphatase Ptc5 eine duale Lokalisierung in Mitochondrien und Peroxisomen aufweist. Die peroxisomale Lokalisierung des Proteins hängt von einem funktionellen PTS1-Signal, dem Importrezeptor Pex5 und der peroxisomalen Importmaschinerie ab. Überraschenderweise ist die proteolytische Spaltung durch den mitochondriellen Peptidase-Komplex der inneren Membran (IMP-Komplex) eine weitere Voraussetzung für den Import der Phosphatase in Peroxisomen. Bei der genaueren Charakterisierung des intrazellulären Transports von Ptc5 wurde festgestellt, dass das Protein gleichzeitig mit der mitochondriellen und der peroxisomalen Importmaschinerie interagiert, was zu einem molekularen Tauziehen zwischen den Import-Komplexen führt. Darüber hinaus kann dieser Tauziehmechanismus Kontakte zwischen Mitochondrien und Peroxisomen erzeugen. Die Fusion eines PTS1 an den C-Terminus des ER-ständigen Membranproteins Sec63 erzeugte einen künstlichen Proteinanker, der sowohl in S. cerevisiae als auch in dem Basidiomyceten Ustilago maydis Kontakte zwischen dem ER und Peroxisomen vermittelte. Die Untersuchung der biologischen Relevanz des molekularen Tauziehens zeigte, dass der indirekte Import von Ptc5 in Peroxisomen die zellschädigende Phosphatase-Aktivität im Cytosol verhindert. Einige Daten deuten darauf hin, dass die Phosphatase in Peroxisomen die Aktivität der Glycerol-3-phosphat Dehydrogenase Gpd1 durch Dephosphorylierung reguliert. Molekulares Tauziehen zwischen zwei Import-Komplexen stellt einen neuartigen Mechanismus zur Verteilung von Proteinen zwischen zwei Organellen dar. Der Mechanismus kann Kontakte zwischen Organellen herstellen und dient womöglich ebenfalls deren Kommunikation.
Physical Description:121 Pages
DOI:https://doi.org/10.17192/z2019.0536