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Intramitochondrial seeding and sorting of protein aggregates

Projektbeschreibung

Genauerer Blick auf die Geheimnisse der mitochondrialen Qualitätskontrolle

In der Welt der Zellbiologie ist die Aufrechterhaltung der Gesundheit der Mitochondrien bedeutsam für zelluläre Funktionen wie Bioenergetik, Stoffwechsel und Zellregulation. Doch die Auslöser für Qualitätskontrollprozesse wie Mitophagie sind trotz ihrer entscheidenden Rolle nach wie vor unerforscht. Im Rahmen des ERC-finanzierten Projekts INTEGRATE wird diese Herausforderung angegangen. Dazu werden fortgeschrittene Instrumente für die Echtzeit-Bildgebung der Proteinaggregation in mitochondrialen Teilkompartimenten entwickelt. Durch die Erforschung, wie diese Aggregate je nach ihrer Lage (in der Matrix oder im Intermembranraum) unterschiedliche Reaktionen auslösen, wird das Projektteam die Regeln der mitochondrialen Qualitätskontrolle entschlüsseln. Dieser Durchbruch verspricht tiefgreifende Einblicke in die Zell- und Mitochondrienbiologie und bietet potenzielle Anwendungsmöglichkeiten bei Alterung und pathologischen Zuständen, bei denen die Erhaltung der mitochondrialen Gesundheit bedeutend ist.

Ziel

Quality control processes maintain mitochondrial health, enabling cellular functions such as bioenergetics, metabolism, Ca2+ signaling, and cell death regulation. Mitochondrial proteases, unfolded protein response, asymmetric fission, vesicle shedding, and mitophagy all contribute to organelle quality. However, the specific triggers for these processes remain unclear. While unfolded protein accumulation appears to be a common trigger, the mechanism by which it initiates diverse responses remains uncertain.
To investigate this question, we developed advanced tools for real-time imaging of protein aggregation in mitochondrial subcompartments. Aggregates in the matrix and intermembrane space induce mitochondrial fission and elicit distinct functional responses based on their location. Live imaging revealed that intermembrane space aggregates initially seed in the mitochondrial midzone and then sort through transient side-by-side fusion with neighboring mitochondria. In the matrix, aggregates seed at one pole and are selectively sorted to daughter mitochondria through asymmetric fission. Our preliminary experiments unveiled an early seeding and sorting process of protein aggregates according to their intramitochondrial location.
In the INTEGRATE project, we aim to comprehensively understand the underlying principles and consequences of this process. By combining advanced imaging techniques, omics analysis, biochemistry, functional assays, and unbiased screenings, we will decipher the rules governing aggregate formation, seeding, sorting, cellular fate, and response in various mitochondrial subcompartments.
INTEGRATE seeks to establish the occurrence and downstream responses of this newly discovered early phase of mitochondrial quality control. Clarifying this fundamental mechanism will provide insights into mitochondrial and cell biology, with significant implications for pathological conditions and aging, where mitochondrial quality control is compromised.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

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Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-ADG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PADOVA
Netto-EU-Beitrag
€ 1 597 198,75
Adresse
VIA 8 FEBBRAIO 2
35122 Padova
Italien
Region
Nord-Est Veneto Padova
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 597 198,75

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