FWF-Regulation der PA Biosynthese - Regulatorische Aspekte der Phosphatidsäure Biosynthese in Hefe

Regulatorische Aspekte der Phosphatidsäure Biosynthese in Hefe Phosphatidsäure spielt eine essentielle Rolle im Zellmetabolismus, da diese einerseits das Schlüsselmolekül für die Bildung aller Glycerophospholipide (Membranlipide) und Triacylglycerole (Speicherlipide) darstellt, und weiters auch eine wichtige Rolle in der Signaltransduktion einnimmt. Aufgrund dieser wichtigen Funktionen der Phosphatidsäure ist es von höchster Bedeutung, dass die in der Zelle vorhandene Menge an Phosphatidsäure an die zellulären Bedürfnisse angepasst ist. In allen eukaryotischen Zellen kommen Enzyme, die an der Bildung von Phosphatidsäure beteiligt sind, in mehrfacher Ausführung vor. Diese so genannten Isoenzyme zeigen unterschiedliche Eigenschaften. Die Mechanismen, die den Beitrag dieser redundanten Enzyme zur Phosphatidsäure Biosynthese regulieren, sind jedoch derzeit noch weitgehend unerforscht. Ziel des hier vorgeschlagenen Projekts ist es die Regulation der Phosphatidsäure Biosynthese zu untersuchen mit dem Fokus auf Glycerin-3-phosphat Acyltransferasen (GPAT), da diese Enzyme den ersten und geschwindigkeitsbestimmenden Schritt der Phosphatidsäure Biosynthese katalysieren, welcher gleichzeitig die Hauptregulationsstelle darstellt. Für diese Untersuchungen werden wir die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae als experimentelles System einsetzten, ein äußerst wertvoller Modellorganismus, der sich hervorragend zur Untersuchung der Grundprinzipien von Stoffwechselprozessen eignet. In der Hefe gibt es zwei GPAT, Gat1p (Gpt2) und Gat2p (Sct1p), welche beide durch Phosphorylierung modifiziert werden. Bei unseren Untersuchungen werden molekularbiologische, zellbiologische und biochemische Methoden zum Einsatz kommen, um folgende Fragen zu studieren: (i) Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Transkriptionsrate und/oder dem Grad der Phosphorylierung der GPAT-Proteine und dem Zellwachstum? (ii) Wirkt sich die Phosphorylierung der GPAT auf die Aktivität, Stabilität und/oder die intrazelluläre Lokalisierung aus? (iii) Wird der Beitrag der GPAT zur Phosphatidsäure Biosynthese durch Interaktionen mit anderen Proteinen beeinflusst? (iv) Werden GPAT-Proteine durch „Feedback“ Mechanismen reguliert? Und (v) gibt es einen regulatorischen Grund, dass Gat1p sowohl mit dem Endoplasmatischen Retikulum als auch mit Lipidpartikel assoziiert? Da die Biosynthese von Phosphatidsäure wie viele andere Stoffwechselvorgänge in allen Eukaryoten stark konserviert ist, werden unsere Untersuchungen im Modellorganismus Hefe eine Basis für ähnliche Studien in höheren eukaryotischen Organismen darstellen.