Regulation des Cochaperons BAG3 durch Phosphorylierung und Dephosphorylierung

Abstract

Die Zelle ist die kleinste Organisationseinheit, aus der alle Organismen aufgebaut sind. Sie ist auf ein Gleichgewicht der Proteinausstattung, die Proteostase, angewiesen. Auch das Cytoskelett ist essentiell für die Zelle, es stellt ihre Stabilität sicher. Bei mechanischem Stress entfaltet sich Filamin, ein Aktin-Quervernetzer, und kann seine stabilisierende Funktion nicht mehr wahrnehmen. Das Cochaperon BAG3 vermittelt dann den Abbau von Filamin über die Chaperon-assistierte selektive Autophagie (CASA), während es gleichzeitig die Neusynthese von Filamin initiiert. CASA basiert auf der Kooperation von BAG3 mit dem kleinen Hitzeschutzprotein HSPB8, der chaperon-assoziierten Ubiquitinligase CHIP und zytoskelettassoziierten Protein SYNPO2. Unter mechanischer Belastung kommt es zu Veränderungen des Phosphorylierungszustands von BAG3. Die funtionellen Konsequenzen sind bis jetzt nicht verstanden. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass der Phosphorylierungsstatus von BAG3 entscheidend für die Bildung des CASA-Komplexes ist. Bei Einsatz von Phosphataseinhibitoren bindet BAG3 nicht mehr an HSPB8 und CHIP, wichtige Kooperationspartner in der Autophagie. Dieser Befund lässt sich nur dadurch erklären, dass BAG3 einer ständigen Phosphorylierung und Dephosphorylierung unterliegt. Der CASA-Komplex bildet sich bei Phosphorylierung somit nur unvollständig aus. Des Weiteren führen auch Punktmutationen an mechanisch regulierten Phosphorylierungsstellen von BAG3 zur Störung der Bildung des CASA-Komplexes. Bei der Phosphorylierung von Threonin285 und Serin289 in BAG3 oder bei der Dephosphorylierung von Serin289 in BAG3 kommt es zu einem Verlust der HSPB8-Bindung. Die HSPB8-Bindung scheint somit in dieser Region von BAG3 reguliert zu sein. Die Phosphorylierung von BAG3-T285/S289 sowie von BAG3-T285 allein führt außerdem zu der signifikanten Reduzierung des SYNPO2-Abbaus. SYNPO2 kooperiert mit BAG3 und wird dabei neben Filamin über CASA abgebaut. Der verminderte Abbau bedeutet somit, dass die CASA-Maschinerie durch den veränderten Phosphorylierungsstatus von BAG3 nicht mehr funktionsfähig ist.