Regulierte intramembranäre Proteolyse (RIPping)

Im Mittelpunkt des Projektes steht die Charakterisierung der regulierten intramembranären Proteolyse (RIP) des Transferrinrezeptors 1 (TfR1) und die Funktion der dabei freigesetzten intrazellulären Domäne (ICD) für den Eisenstoffwechsel.

Sie befinden sich hier:

Hintergrund

Um die Pathogenese der Hämochromatose und anderer Krankheiten des Eisenstoffwechsels zu verstehen, sind umfangreiche Kenntnisse über molekularen Regulationsmechanismen zur Wahrung der systemischen Eisenhomöostase notwendig. Der TfR1 ist ein Typ-II-Membranprotein, das die Eisenaufnahme in die Zelle vermittelt. Eisenbedarf steigert die TfR1-Expression, wodurch die Eisenaufnahme zunimmt. Die TfR1-Expression korreliert außerdem mit der Sheddingrate des TfR1, dass heißt Eisenbedarf führt zur erhöhten TfR-Freisetzung. Zusätzlich wird das TfR1-Shedding durch eine geringe Eisenverfügbarkeit im Blut verstärkt, die durch reduzierte Transferrinsättigung widergespiegelt wird. Das bedeutet, dass die Sheddingrate gerade dann hoch ist, wenn die Zelle TfR1 für die Eisenaufnahme benötigt. Es stellt sich somit die Frage nach dem Zweck des Sheddingprozesses. Bisher wurde keine Funktion für den löslichen TfR1 gefunden, so dass die Rolle des intrazellulären N-terminalen Fragments (NTF) an Bedeutung gewinnt.

Für eine Reihe von Membranproteinen, wie Notch, das amyloide Precursorprotein oder der aktivierende Transkriptionsfaktor 6, ist bekannt, dass das nach dem Shedding in der Membran verbleibende Fragment Substrat für einen zweiten, regulierten intramembranären Proteolyseschritt (RIP) darstellt, der die kontrollierte Freisetzung der ICD bewirkt, die als Transkriptionsfaktor oder Signalmolekül wirkt. Kürzlich wurde gezeigt, dass auch Typ-II-Membranproteine der Zelloberfläche Substrate für RIP sind. Zwei Gruppen identifizierten die signalpeptidpeptidaseähnlichen Proteasen SPPL2a und SPPL2b als intramembrane cleaving proteases (iCLiPs) von Tumornekrosefaktorα. Wie TNF&alph; erfüllt auch der TfR die Voraussetzungen für SPP-Substrate.

Strategie und Ergebnisse

Erste Ergebnisse weisen darauf hin, dass TfR1-NTF tatsächlich ein Substrat für iCLiPs darstellt, die eine Freisetzung der TfR-ICD hervorrufen. Das RIPping von endogenen TfR soll an Zellen aus unterschiedlichen Geweben untersucht werden. Für eine genauere Charakterisierung des TfR-RIPpings ist die Identifizierung der iCLiP geplant, wobei hier vor allem SPPL2a und b im Vordergrund stehen. Um genauere Informationen über die Funktion und Lokalisation der ICD zu erlangen, werden biochemiebasierte Zellkulturstudien und Immunfluoreszenztechniken angewandt. Zur Identifikation von Interaktionspartnern innerhalb der unterschiedlichen Kompartimente werden Pulldown-Experimente, Chromatin-IPs und Reporterassays mit Promotorkonstrukten von eisenstoffwechselrelevanten Proteinen angestrebt. Die Ergebnisse sollen Einblick in den Signaltransduktionsweg der TfR1-ICD geben.