Vektorieller Vesikeltransport in Hefe

Forschungsprojekt P 14272Vektorieller Vesikeltransport in HefeAntonella RAGINI-WILSON06.03.2000 Asymmetrisches, polares Wachstum ist ein wesentlicher Faktor für die Differenzierung spezialisierter Zelltypen und deren funktionelle Domänen. Er beinhaltet die Koordination des Zellzyklus mit der Organisation des Actin- Cytoskelettes und der Polarisierung des vesikulären Proteintransportes. Deren Deregulation ist vielfach als Ursache genetischer Defekte und malignen Zellwachstums beim Menschen erkannt worden. Das Verständnis dieser Prozesse und ihrer Koordination wird daher von grosser medizinischer Bedeutung sein und wird dazu beitragen, Targets für neue Pharmaka zu definieren. Die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae ist ein exzellentes Modell für Studien zu Komponenten der Zellmorphogenese, die von der Hefe bis zum Menschen gut konserviert sind. Sein Wachsturn durch Knospung ist grundsätzlich ein asymmetrisches, und durch die Kombination von genetischen und zytologischen Verfahren sind ausserordentlich viele Komponenten bereits bekannt, die Transport von exocytotischen Vesikeln zur Knospungsstelle vermitteln. Das unkonventionelle V-Myosin der Hefe, Myo2p, ist der einzige Kandidat für ein Motorprotein, das am vektoriellen Vesikeltransport beteiligt ist. Aber wie Myo2p mit Vesikeln interagiert und wie seine Aktivität reguliert wird, ist weitestgehend unbekannt. Leichte Ketten des Myosins, Kinesin-ähnliche Moleküle, Rab und Rho-ähnliche kleine G-Proteine sind weitere Kandidaten, deren Beteiligung am polarisierten Transport zu prüfen ist. Vorarbeiten zu diesem Projekt haben zur Entwicklung eines Arbeitsmodels geführt, das Myo2p, dessen leichte Kette, Mic1p, und das Rab/Ypt Protein Sec4 als zentrale Komponenten der Maschinerie sehen. Ihre Interaktion untereinander und mit noch zu identifizierenden weiteren Komponenten soll mit genetischen, biochemischen und zellbiologischen Methoden untersucht werden. Darüber hinaus wird die Frage nach der Kontrolle dieser Maschinerie durch einen Signalweg geprüft, der Slg1, Pkc1 und Mpk1 als zentrale Komponenten enthalten sollte.

Wachstum und Teilung von Zellen erfordert den gerichteten Vesikel-Transport von Proteinen zur Zellmembran unter Beteiligung von sog. Motorproteinen. Dieses Projekt widmete sich am Modell der Bäckerhefe der Frage nach Komponenten, die den Kontakt zwischen Transportvesikeln und den Motorproteinen herstellen und die Richtung der Vesikel auf Ziele in der Zellperipherie im Rahmen des polarisierten Zellwachstums vorgeben. Wesentliche Spieler in diesem Prozess sind das Rab/Ypt Protein Sec4 and Myo2, eine Klasse-V- Myosin. Als weitere wichtige Komponente wird hier Mlc1p identifiziert, ein Calmodulin-ähnliches Protein, das den Transport von Vesikeln während der Cytokinese steuert und damit eine wesentliche Rolle in diesem spezifischen Stadium des Zellzyklus einnimmt. Mit Hilfe proteinchemischer Verfahren konnten eine Reihe weiterer Proteine identifiziert werden, die mit Mlc1 interagieren. Diese Ergebnisse weisen auf eine neue wichtige Rolle des Mlc1 und anderer Proteine der Calmodulin-Superfamilie in der Vermittlung intrazellulärer Signale zum vesikulären Transport im Rahmen des polarisierten Zellwachstums hin.