DFG-Projekt MagPass

Assemblierung einer prokaryotischen Organelle

Die Biogenese membran-umgebener Zellorganellen erfordert eine Vielzahl von Prozessen, darunter so grundlegende wie die Remodellierung von Membranen und die räumlich und zeitlich koordinierte Assemblierung von Proteinen. Während diese Prozesse bei Eukaryoten relativ gut charakterisiert sind, kennt man die Abläufe bei der prokaryotischen Organellen-Bildung noch nicht im Detail.

Im Fokus dieses Projekts steht die Proteinassemblierung bei der Biogenese von Magnetosomen, einzigartigen magnetischen Organellen aus magnetotaktischen Bakterien. Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass MamF-ähnliche Proteine eine zentrale Rolle bei der Proteinzusammensetzung von Magnetosomen spielen. Um die Funktion dieser Proteine bei der Magnetosomen-Assemblierung zu konkretisieren, sollen mittels proteomischer und immunchemischer Analysen zunächst diejenigen Proteine identifiziert werden, bei deren Lokalisation es in einer Mutante, der alle mamF-ähnlichen Gene fehlen, zu Fehlern kommt. Anschließend soll in bakteriellen Zwei-Hybrid-Assays und mit PAGE-basierten Methoden untersucht werden, ob diese mutmaßlichen Substrate eines postulierten Protein-"Sortierapparats" aus MamF-ähnlichen Proteinen direkt mit diesen interagieren. Desweiteren sollen durch Sequenz-Vergleich von Substrat- und MamF-ähnlichen Proteinen Targeting-Determinanten für die Magnetosomen-Membran (MM) identifiziert werden, die dann als Basis für die Etablierung eines fluoreszenzmikroskopischen Magnetosomen-Targeting-Assays dienen können. Anhand dieses Assays soll der Mechanismus und der zeitliche Verlauf der MamF-vermittelten MM-Proteinanordnung untersucht, und anschließend mit mikroskopischen, physiologischen oder biochemischen Methoden überprüft werden.

In erster Linie wird dieses Projekt neue Erkenntnisse über die Bildung prokaryotischer Organellen liefern. Der Vergleich mit eukaryotischen Systemen ermöglicht darüber hinaus auch tiefere Einsichten in die Evolution von organellen-spezifischen Proteintranslokasen.

Principal Investigator: PD Dr. René Uebe