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Wie SNARE-Proteine die Fusion biologischer Membranen treiben

Lay summary

Regulierte Membranfusion kontrolliert viele Aspekte der Physiologie eukaryotischer Zellen, da sie z.B. die Freisetzung von Neurotransmittern, Wachstumsfaktoren, Hormonen, Enzymen, Rezeptoren und Transportern bewerkstelligt. Diese Moleküle werden in intrazellulären Vesikeln gespeichert, die dann durch ein Signal zur Fusion mit der Zellmembran freigegeben werden, wobei sie ihren Inhalt in den extrazellulären Raum entlassen. Auch der Transport zwischen Organellen hängt von der Bildung und Fusion von Transportvesikeln ab.

Diese Membranfusionsvorgänge werden von SNARE-Proteins getrieben. Diese Proteine interagieren mit einer Vielzahl von Hilfsfaktoren, die die Bindung und Fusion der Membranen kontrollieren. Während der Fusion gehen die Membranen von einem gedockten Zustand in eine Hemifusion, auf die schliesslich die Oeffnung und Expansion der Fusionspore folgen, wodurch die beiden Membranen dann verschmelzen. Die Fusionsporenöffnung erfordert den grössten Energieaufwand. Wie SNARE Proteine diese Energie liefern und auf die Membran übertragen, ist Gegenstand aktueller Forschung.

Wir studieren die Frage mit Organellen (Vakuolen) aus der Bäckerhefe, da die relevanten Intermediate ihrer Fusion sehr gut charakterisiert sind. Wir kombinieren dieses System mit einer Reihe synthetischer Werkzeuge, um den SNARE complex zu modifizieren und die Konsequenzen für die Fusionsporen zu studieren.

Diese Experimente sollten uns neue Einblicke in die Energetik und den Ablauf SNARE-getriebener Membranfusionen erlauben.