Gezielter Proteinabbau - von kleinen Molekülen zu komplexen Organellen

Der gezielte Abbau von Proteinen ist von größter Wichtigkeit für die Funktion unserer Zellen und damit des ganzen Organismus. Wenn Proteine sich entfalten, können sie Aggregate bilden, die schließlich zum Zelltod führen. Diese Proteine müssen daher rasch abgebaut werden. Außerdem müssen Proteine während einer Vielzahl von Signalwegen rasch entfernt werden, um das Anschalten von neuen Komponenten zu ermöglichen, aber auch um Signale wieder abzuschalten. Zudem spielt der Proteinabbau eine essentielle Rolle bei der Differenzierung von Zellen. Defekte im gezielten Proteinabbau können zu Erkrankungen wie z.B. Krebs oder Neurodegeneration führen. Aufgrund der großen Bedeutung des gezielten Proteinabbaus für die Funktion von Zellen haben sich komplexe Systeme entwickelt, die diesen vermitteln. Zu den bedeutendsten dieser Systeme gehört das Ubiquitin-Proteasom- System (UPS) sowie die Autophagie. Im UPS werden die abzubauenden Proteine mit dem kleinen Protein Ubiquitin markiert, vom Proteasom erkannt, entfaltet und schließlich innerhalb des Proteasoms abgebaut. In der Autophagie hingegen werden die Zielproteine von Rezeptoren erkannt, oft auch aufgrund ihrer Ubiquitylierung, anschließend von einer Doppelmembran umschlossen und letztendlich im Lysosom abgebaut. Wie genau die Zielproteine markiert werden und welche Signale entscheiden, ob ein Protein vom UPS oder über Autophagie abgebaut wird, ist unklar. Innerhalb dieses SFBs werden wir erforschen, wie Proteine markiert werden und wie sie dem UPS oder der Autophagie zugeführt werden. Wir werden außerdem untersuchen, wie Proteine im Zellkern abgebaut werden, wo die Autophagie nicht funktionell ist. Des Weiteren werden wir erforschen, wie sich die Abbauwege mit kleinen Molekülen umprogrammieren lassen und so möglicherweise therapeutische Eingriffe erlauben. Um diese Ziele zu erreichen, haben wir ein schlagkräftiges Team von Forscher*innen zusammengestellt, welches auf eine Vielzahl von Modellorganismen und Methoden zurückgreifen kann. Die so entstandenen Synergien werden international beachtete und biomedizinisch relevante Mechanismen zu Tage fördern.