Funktionelle Analyse einer neuartigen Proteininteraktion des TNF-receptor associated protein 1 (TRAP1)

Abstract

Molekulare Chaperone, auch als Hitzeschockproteine (Hsp) bekannt, kommen in allen Organismen vor und sind essentiell für das Überleben einer Zelle. Das mitochondriale „Tumor necrosis factor receptor-associated protein 1“ (TRAP1) gehört zur Familie der Hsp90-Chaperone. In der vorliegenden Arbeit konnte TRAP1 als mitochondriales Matrixprotein verifiziert werden. Durch die Aufreinigung von TRAP1 mittels Affinitätschromatographie wurde die Untereinheit A der Succinat-Dehydrogenase (SDHA) als Interaktionspartner von TRAP1 ermittelt. Die Nukleotidabhängigkeit der TRAP1-SDHA-Interaktion sowie eine erfolgreiche chemische Vernetzung von TRAP1 und SDHA konnten die Spezifität dieser Interaktion bestätigen. <br /> Enzymatische Messungen ergaben eine signifikante Verringerung der SDH-Aktivität nach Überexpression von TRAP1. Weiterhin war die mitochondriale Atmung herabgesetzt. Im Gegensatz dazu wurde die SDH-Aktivität durch einen Knockdown von TRAP1 nicht beeinflusst. Die mitochondriale Atmung, die COX-Aktivität und das Membranpotential waren hingegen durch den Knockdown verringert. Die hier erhaltenen Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein Knockdown von TRAP1 einen Defekt der Atmungskette auslöst, was möglicherweise erklärt wie ein TRAP1- Knockdown zu einer verstärkten ROS-Akkumulation führen kann. <br /> Neben dem Einfluss auf die SDH-Aktivität konnte auch ein Einfluss auf die Assemblierung des SDH-Komplexes beobachtet werden. Punktmutanten von TRAP1, welche potentiell nicht mehr in der Lage sind ATP zu hydrolysieren, zeigten eine signifikant verstärkte Bildung des SDH-Komplexes, wohingegen eine Überexpression das Gegenteil bewirkte. Dies ist ein Hinweis darauf, dass TRAP1 an der Assemblierung von SDHA in den SDH-Komplex beteiligt ist. Wie TRAP1 die Assemblierung koordiniert und dadurch möglicherweise die SDH-Aktivität beeinflusst, konnte jedoch bis jetzt noch nicht eindeutig ermittelt werden. <br /> Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass SDHA als ein Klient von TRAP1 bezeichnet werden kann, da die Aktivität und die Assemblierung des SDH-Komplexes von TRAP1 reguliert wird. Durch die Identifikation der SDHA als Klienten von TRAP1 konnte nun erstmals ein direkter Zusammenhang zwischen TRAP1 und der oxidativen Phosphorylierung nachgewiesen werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass ein Knockdown von TRAP1 das Membranpotential von Mitochondrien verringert, was sich auf den intrinsischen Weg zur Einleitung von Apoptose auswirken kann. Diese Ergebnisse liefern die Grundlage für weitere Studien, wie TRAP1 auch in Tumorzellen zur Aufrechterhaltung der mitochondrialen Homöostase beitragen könnte.