Deutsche Forschungsgemeinschaft WA 1598/5-1: Die Bedeutung der universell konservierten ATPase YchF für die zelluläre Stressantwort

YchF ist eine sowohl in Pro- als auch Eukaryonten vorkommende ATPase, über deren Funktion bislang nur wenig bekannt ist. Trotz seiner ATPase-Aktivität wird YchF auf Grund der Aminosäuresequenz zu den „translation factor-like GTPases“ gezählt. Eine Ribosomen-interaktion von YchF konnte zwar in E. coli sowie in Trypanosoma cruzii gezeigt werden, über mögliche Konsequenzen für die Proteinbiosynthese gibt es allerdings bislang keine Daten. Unter Verwendung von in vitro Translationssystemen haben wir den Einfluss von YchF auf die Proteinsynthese in E. coli untersucht, ohne jedoch einen deutlichen Effekt nachweisen zu können. Dies deckt sich mit unserer Beobachtung, dass eine E. coli ΔychF-Mutante bei normalen Anzuchtbedingungen keinen deutlichen Wachstumsdefekt zeigt. Das humane YchF Homologe Ola1 zeigt keine Ribosomenbindung, führt allerdings bei einer erhöhten Expression zu einer verstärkten Sensitivität gegenüber oxidativem Stress. Zusätzlich wurde eine erhöhte Expression von Ola1 in vielen Tumoren nachgewiesen und es wurde eine Rolle bei der Regulation der zellulären Stressantwort postuliert. Bis heute sind jedoch weder die Zielmoleküle der Ola1-vermittelten Regulation der Stressantwort noch die zu Grunde liegenden Mechanismen bekannt. Unsere bislang unveröffentlichten Daten zeigen, dass eine Erhöhung der YchF-Konzentration in E. coli ebenfalls zu einer verstärkten H2O2-Empfindlichkeit führt; allerdings wird durch YchF weder die Transkription noch die Translation wichtiger Stressproteine beeinflusst. Stattdessen führt eine Erhöhung der YchF-Konzentration zu einer Inhibition der Katalaseaktivität. Durch Western Blot sowie massenspektrometrische Analysen konnte eine Interaktion von YchF mit den Katalasen/Peroxidasen KatG und AhpCF nachgewiesen werden. Diese Daten deuten darauf hin, dass YchF die oxidative Stressantwort über eine bislang unbekannte post-translationale Inhibition wichtiger Stressproteine reguliert. Die Phosphorylierung bzw. Dephosphorylierung von YchF sowie seine ATPase-Aktivität scheinen für die inhibierende Wirkung notwendig zu sein. Unsere Daten lassen vermuten, dass E. coli YchF und das humane Ola1 eine vergleichbare Funktion haben und als universell konservierte Inhibitoren der oxidativen Stressantwort wirken. Unser Ziel ist es, die Zielmoleküle dieser Inhibition zu identifizieren sowie den Hemmmechanismus aufzuklären. In den einfach zu analysierenden Modellorganismen E. coli und S. cerevisiae soll das YchF-Interaktom in Anhängigkeit von oxidativem Stress identifiziert werden und die biochemischen/molekularbiologischen Grundlagen der YchF-Wirkung erarbeitet werden. Hier soll u.a. die Expression und Modifikation von YchF in Abhängigkeit von oxidativem Stress analysiert werden. Wegen der postulierten Bedeutung von Ola1 für Tumorentstehung und –metastasierung sollen die in E. coli/S. cerevisiae gewonnenen Daten in einer zweiten Förderperiode in humanen Zelllinien verifiziert und erweitert werden.

Ansprechpartner: Warscheid B

Projektbeginn: 01.02.2014
Projektende: 31.01.2017

Warscheid B, Prof. Dr. Hans-Georg Koch

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Institut für Biologie II
Biochemie / Funktionelle Proteomik
Schaenzlestr. 1
79104 Freiburg i. Br.

Telefon: 0761-2032689
Fax: 0761-2032601
Email: biochemie@biologie.uni-freiburg.de
http://www.proteomics.uni-freiburg.de