Lipid Homeostase in Hefe

Ziel des Forschungprojektes "Lipid Homeostase in Hefe" ist es, die molekularen Prozesse, welche die Lipidzusammensetzung von subzellulären Membranen bestimmen und aufrechterhalten, aufzuklären. Die vergangenen Versuche zu dieser Fragestellung waren darauf konzentriert, die Veränderungen der Lipidzusammensetzung der Membranen zu beschreiben. In diesem Projekt hingegen sollen die regulierenden Komponenten selbst identifiziert werden. Drei, einander komplementierende Wege werden verfolgt, um die molekularen Mechanismen dieser Regulation auf unterschiedlichen Stufen der Komplexität aufzudecken. Erstens: Durch genetische Methoden, sowie mittels genomweiter Analyse des Transkriptionsmusters, sollen auf globaler Ebene zwei unterschiedliche Modelle der Membranhomeostase getested werden. In einem Modell wird der Zustand der Membran mittels Sensoren, welche ihre Signale an untergeordnete Lipid-synthetisierende Enzyme weiterleiten, überwacht; in dem anderen, wird die Aktivität der Lipid-synthetisierenden Enzyme selbst durch den Zustand der Membran, in der sie eingebettet sind, reguliert. Zweitens: Auf Stufe der Regulation eines einzelnen Schlüsselenzyms der Membranhomeostase, der Fettsäuredesaturase, wird die Rolle der zellulären Konzentration ungesättigter Fettsäuren in (i) der Regulation der post-translationellen Stabilität des Enzyms sowie (ii) in der Induktion einer subzellulären Relokalisierung des Enzyms aus dem ER untersucht. Drittens: Auf Stufe kompensatorischer Wechselwirkungen von Membrankomponenten werden definierte Defekte in der Synthese des pilzeigenen Sterols, Ergosterol, auf die Funktion von Mikrodomänen in der Membran und auf die Sortierung von Proteinen aus dem ER überprüft. Dieser dreigeteilte Weg, das Problem der Lipid Homeostase von Membranen anzugehen, soll den Erfolg des Projektes sichern, womit die Resultate dieses Forschungprojektes wesentlich zu einem besseren Verständnis membranassozierter biologischer Prozesse beitragen.

Ziel des Projektes "Lipid Homöostase in Hefe" war es, die zellulären Mechanismen, welche die Zusammensetzung intrazellulärer Membranen steuern, besser verstehen zu lernen. Diese ambitiöse Vorgabe wurde an Hand eines breit gefächerten Themenkomplexes bearbeitet. Nach Beendigung des Projektes darf gesagt werden, dass unser Verständnis der intrazellulären Vorgänge, welche die Lipid- und Proteinzusammensetzung der verschiedenen Membranen regulieren, wesentlich verbreitert werden konnte. Dies ist auf die Resultate dreier Teilaspekte diese Projektes zurückzuführen. Erstens hat die Analyse einer sehr spezifischen Protein-Lipidinteraktion gezeigt, dass neu synthetisierte Membranproteine bereits im Endoplasmatischen Retikulum mit bestimmten Lipiden interagieren und als Protein-Lipidkomplexe an die Zelloberfläche transportiert werden. Fehlt diese Protein-Lipidinteraktion, so wird das Protein statt zur Zelloberfläche in die Vakuole transportiert und dort abgebaut. Zweitens erlaubten genetische Methoden, Faktoren zu identifizieren, welche zur Aufnahme und zum Transport von Sterolen und Fettsäuren wichtig sind. Von besonderer Bedeutung dafür sind Proteine, welche Lipide von einer Seite der Membran zur anderen transportieren. Drittens konnten wir, um verstehen zu lernen wie das Membranwachstum mit vorhandenen Energieressourcen koordiniert wird, eine neue Klasse membranständiger Hydrolasen identifizieren und charakterisieren, die für die Spaltung von Sterolestern zuständig ist. Die dabei freigesetzten Sterole und Fettsäuren können wiederum zur Bildung neuer Membranen sowie zur Gewinnung von Energie eingesetzt werden. Die weiterführende molekulare Charakterisierung der Regulation dieser Lipasen wird zur Aufdeckung der Regelwerke, welche diese beiden Prozesse koordinieren, führen. Zusammenfassend darf gesagt werden, dass dieses Projekt unser Verständnis der Mechanismen, welche die Lipid-Homöostase regulieren, auf drei unterschiedlichen Ebenen wesentlich verbessert hat, nämlich auf der Ebene der Protein-Lipidinteraktion, des Lipid-Transports sowie der Koordinierung von Energieressourcen mit dem Membranwachstum.