Neue Einblicke in die Funktion eines verbreiteten Proteinkomplexes

Neue Erkenntnisse über die Funktionsweise des Signal-Proteinkomplexes Stripak haben Forscherinnen und Forscher aus Bochum, Düsseldorf und Dortmund gewonnen. Sie untersuchten den in allen Organismen mit Zellkern vorkommenden Komplex im Pilz Sordaria macrospora und zeigten, mit welchen Zielproteinen er interagiert. Stripak-Defekte führen bei Menschen beispielsweise zu Diabetes und Herzinfarkt, bei Pilzen zu Sterilität. Die aktuelle Studie zeigt, dass der Komplex wichtig für zelluläre Transportprozesse ist.

Die Ergebnisse beschreibt das Team um Valentina Stein und Ramona Märker vom Lehrstuhl für Allgemeine und Molekulare Botanik der Ruhr-Universität Bochum in der Zeitschrift Plos Genetics vom 30. September 2020.

Zielproteine waren unbekannt

Der Proteinkomplex Stripak hat bei Menschen und Mikroorganismen eine ähnliche Funktionsweise. Er aktiviert Proteine gezielt durch Anhängen von Phosphatgruppen. Allerdings war bislang unklar, welche Proteine genau der Komplex verändert. Im Februar 2020 machten die Bochumer Forscherinnen Valentina Stein und Ramona Märker zusammen mit Bernhard Blank-Landeshammer vom Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften ISAS in Dortmund bereits einen großen Schritt bei der Beantwortung dieser Frage. Sie identifizierten erstmals Zielproteine, die der Stripak-Komplex gezielt modifiziert, nämlich das bei allen Lebewesen hochkonservierte Protein Cla4, welches beim Menschen den Zelltod oder auch die Gehirnentwicklung kontrolliert.

Wichtig für Vesikeltransport

In einer weiteren Arbeit beschreibt das Team um Valentina Stein nun einen neuen Typ von Zielproteinen des Stripak-Komplexes. Zusammen mit Kira Müntjes von der Mikrobiologie der Universität Düsseldorf konnten die Forscherinnen und Forscher zeigen, dass das RNA-transportierende Protein GUL1 ein Zielprotein von Stripak ist. GUL1 wandert auf Vesikeln und ist für den gerichteten Transport von RNA in der Zelle entscheidend. Die Vesikel wiederum sind für zelluläre Transportprozesse wichtig, um beispielsweise Hormone oder Botenstoffe zu befördern. Die Gruppe zeigte auch, dass bei dem untersuchten Pilz die sexuelle Entwicklung gestört ist, wenn das Zielprotein GUL1 nur unvollständig mit Phosphatgruppen modifiziert ist.

Damit wies das Team zum ersten Mal nach, dass der universell vorkommende Stripak-Komplex auch den zellulären Vesikeltransport kontrolliert.

„Die Stripak-Komponenten von Pilzen und Menschen sind funktionell hoch konserviert. Deshalb sind die Erkenntnisse auch für die Anwendung in der medizinischen Forschung relevant, da sie helfen könnten, Störungen im Vesikeltransport zu therapieren“, sagt Valentina Stein.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Ulrich Kück
Allgemeine und Molekulare Botanik
Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: +49 234 32 28951
E-Mail: ulrich.kueck@rub.de

Originalpublikation:

Ramona Märker, Bernhard Blank‐Landeshammer, Anna Beier‐Rosberger, Albert Sickmann, Ulrich Kück: Phosphoproteomic analysis of STRIPAK mutants identifies a conserved serine phosphorylation site in PAK kinase CLA4 to be important in fungal sexual development and polarized growth, in: Molecular Microbiolgy, 2020, DOI: 10.1111/mmi.14475

Valentina Stein, Bernhard Blank-Landeshammer, Kira Müntjes, Ramona Märker, Ines Teichert, Michael Feldbrügge, Albert Sickmann, Ulrich Kück: The STRIPAK signaling complex regulates dephosphorylation 1 of GUL1, an RNA-binding protein that shuttles on endosomes, in: PLoS Genetics, 2020, DOI: 10.1371/journal.pgen.1008819

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