Peroxisombildung aus prä-peroxisomalen Vesikeln und Überresten
Trotz ihrer unbestrittenen Bedeutung ist das Wissen in Bezug auf ihre Entstehung und ihre Funktionen unvollständig und einige Theorien werden noch kontrovers diskutiert. Das Projekt PEROXISCOPY (Morphogenesis of de novo peroxisome formation) hat einige der Rätsel darum, wie Peroxisomen gebildet werden, und zu der beteiligten Biochemie aus dem Weg geräumt. Den Schwerpunkt der Forschung bildete die peroxisomale Biogenesefaktorengruppe (Peroxine, PEX) , die an de novo peroxisomaler Biogenese beteiligt sind. Die Bildung von Peroxisomen involviert das Peroxin PEX3-Protein und die Forscher verwendeten Knock-out-Hefe-Mutanten ohne das PEX3-Gen, um zum erstmals die Präsenz des prä-peroxisomalen Vesikels in diesem Mutanten nachzuweisen. Die Ergebnisse zeigen, dass Peroxisomen aus dem endoplasmatischen Retikulum-Membransystem nicht von Grund auf neu gebildet werden, wenn das PEX3-Gen wieder eingeführt wird. Stattdessen sortiert sich das PEX3-Protein in die unreifen Strukturen in den mutierten Zellen ein und löst dann die Reifung der Organellen aus. Die Wissenschaftler betrachteten auch zwei Schlüsselenzyme, PEX1 und Pex6. Sie zeigten, dass diese Proteine eine wichtige Rolle bei der Einfuhr von Matrixproteinen und nicht bei der Fusion von peroxisomalen Vesikeln spielen, wie andere Forschungsergebnisse dargestellt hatten. Nach erneuter Einfuhr von Pex1, wurde der Import des Matrixproteins wiederhergestellt und die peroxisomalen Geister entwickelten sich rasch zu Peroxisomen. Angesichts der Hinweise darauf, dass die Aufrechterhaltung der Peroxisomenanzahl für die Zellphysiologie von entscheidender Bedeutung ist, untersuchten die Forscher die Verbreitung der Peroxisomen durch Spaltung. Pex11 baut die Vesikelmembran während der Spaltung um und die Ergebnisse zeigten, dass dieses Protein die GTPase-Aktivität zeigt und damit ein Enzym (Dnm1) aktiviert, das für die nachfolgende Spaltung benötigt wird. Die Zusammenarbeit mit einem Labor mit ausgezeichneten Erfahrungen in der Peroxisomenforschung erforderte eine Wiederholung der Untersuchungen in Bezug auf die Rolle von Pex19 bei der Vesikelbildung. Die Arbeiten hierzu sollen mithilfe der Kryo-Elektronen-Mikroskopie fortgeführt werden, um die Bildung von Peroxisomen sowie die reifen Organellen zu visualisieren. Die Arbeit wurde in hochkarätigen Zeitschriften wie dem Journal of Cell Biology (2x) und PNAS veröffentlicht. Die Forschung von PEROXISCOPY hat bestätigt, dass trotz ihrer bescheidenen Erscheinung, Peroxisomen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Zellphysiologie spielen und dass die früheren Modelle zu ihrer Bildung angepasst werden müssen.
Schlüsselbegriffe
Pex, Peroxisomen, Organelle, Hefe, Mikroskopie