Project

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Phospholipids in Mitochondrial Dynamics and Health

Applicant Serricchio Mauro
Number 161010
Funding scheme Advanced Postdoc.Mobility
Research institution Department of Biochemistry University of Toronto
Institution of higher education Institution abroad - IACH
Main discipline Biochemistry
Start/End 01.08.2015 - 31.07.2016
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Keywords (5)

mitochondria; protein complex; dynamics; mitophagy; super-resolution microscopy

Lay Summary (German)

Lead
Die Rolle der Phospholipide für den Aufbau und den Erhalt funktioneller Mitochondrien.Mitochondrien sind Organellen und gelten als Kraftwerke der Zellen. Zusätzlich zur Funktion der Energiegewinnung spielen sie eine wichtige Rolle bei zellulären Signalwegen und beim programmierten Zelltod. Mitochondrien sind von einer Doppelmembran umgeben. Phospholipide sind wichtige Bestandteile von diesen Membranen. Bestimmte Phospholipide kommen ausschliesslich in den Mitochondrien vor und sind essentiell für die Funktion und die Integrität der Mitochondrien.
Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Das Forschungsprojekt untersucht die Rolle der Mitochondrienmembran für eine Reihe wichtiger Funktionen. Diese beinhalten Mechanismen, die für die Qualitätskontrolle und den Erhalt von funktionellen Mitochondrien verantwortlich sind, sowie solche, die für die Dynamik der Mitochondrien zuständig sind. Das Hauptaugenmerk wird auf die Phospholipide Phosphatidylglycerol und Cardiolipin gelegt, welche exklusiv in Mitochondrien vorkommen. Ein weiterer wichtiger Aspekt unserer Arbeit ist die Aufklärung der molekularen Proteinstrukturen, welche für die Synthese der oben genannten Phospholipide zuständig sind. So interessiert uns, wo sich diese Proteine befinden und wie sie sich zu komplexen Strukturen organisieren.

 

Wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Mit dieser Arbeit erhoffen wir uns neue Einblicke in den Prozess der Qualitätskontrolle, der Dynamik und der Biogenese von Mitochondrien. Diese Arbeit wird in erster Linie neue Erkenntnisse über zelluläre Prozesse liefern, die für das Überleben der Zellen entscheidend sind. Darüber hinaus kann dieses Forschungsprojekt langfristig zum molekularen Verständnis und zur Behandlung von Krankheiten (unter anderem Parkinson’s) beitragen, welche mit beschädigten Mitochondrien im Zusammenhang stehen.

Direct link to Lay Summary Last update: 13.07.2015

Responsible applicant and co-applicants

Publications

Publication
Flagellar membranes are rich in raft-forming phospholipids.
Serricchio M, Schmid AW, Steinmann ME, Sigel E, Rauch M, Julkowska D, Bonnefoy S, Fort C, Bastin P, Bütikofer P (2015), Flagellar membranes are rich in raft-forming phospholipids., in Biology Open, 1143-1153.

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
Life Sciences Switzerland Annual Meeting 2016 Poster Molecular insights into mitochondrial phospholipid synthesis 15.02.2016 Lausanne, Switzerland Serricchio Mauro;
Progress Report Department of Biochemistry Individual talk Phospholipids determine mitochondrial morphology and function 26.10.2015 Toronto, Canada Serricchio Mauro;
Cardiolipin as Key Lipid of Mitochondria in Health and Disease Talk given at a conference Molecular insights into cardiolipin synthesis 30.09.2015 Florenz, Italy Serricchio Mauro;


Associated projects

Number Title Start Funding scheme
146277 Elucidating the role of Ubiquitin-proteases in mitochondrial quality control 01.05.2013 Fellowships for prospective researchers

Abstract

Mitochondria have emerged as key regulators of human health and disease. Once considered just the powerhouse of the cell, mitochondria are central players in several signalling pathways and are important mediators of life and death decisions in the cell. Their central role in cell health has focused intense investigation into mitochondrial biology. Notably, in the last few years, mitochondrial quality control has become an extensively studied process, and dysfunction in maintaining a healthy mitochondrial network has been linked to many neurodegenerative diseases like Parkinson’s disease or Charcot-Marie-Tooth disease. Mitochondria are extremely dynamic organelles, constantly undergoing membrane fusion and fission reactions. This process has been hypothesized to help maintain a functional and healthy mitochondrial network. Mitochondrial membranes contain the unique phospholipids phosphatidylglycerol (PG) and cardiolipin (CL). Regulation of the mitochondrial membrane composition is of critical importance to ensure mitochondrial health. Altered CL metabolism results in abnormal mitochondrial morphology and defects in mitochondrial functions, as highlighted by severe human disorders like Barth syndrome. However, little is known on how mitochondrial phospholipids affect mitochondrial dynamics and quality control.The focus of this research proposal is to study the role of the mitochondrial phospholipids PG and CL on mitochondrial dynamics and mitophagy. Initial evidence suggests that changes in PG and CL levels affect mitochondrial quality control mechanisms and change expression levels of proteins involved in mitochondrial fusion and fission. The effect of mitochondrial phospholipids on the different steps of mitophagy induction will be tested. Moreover, preliminary data indicate that some of the enzymes synthesizing PG and CL in mitochondria are organized in a large protein complex. The protein composition, localization and function of this novel mitochondrial complex is currently unknown. We will examine this complex using native polyacrylamide gel electrophoresis, immunoprecipitation experiments, protein knock-down or overexpression, and super-resolution microscopy.By studying the enzymes synthesizing mitochondrial phospholipids we will better understand the basic cell biology of mitochondrial phospholipids and their impact on mitochondrial health. This knowledge might eventually help devise new therapeutic approaches to treat diseases emerging from mitochondrial dysfunction.
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