Anschlussprojekte
Ludwig-Maximilians-Universität München
Adolf-Butenandt-Institut, Lehrstuhl für Stoffwechselbiochemie
University of California, Irvine
Department of Pharmacology
Effekte des Metabolismus auf posttranslationale Proteinmodifikationen
Posttranslationale Modifikationen von Proteinen spielen eine wesentliche Rolle bei ihrer funktionellen Regulation. Die Enzyme, die diese Modifikationen katalysieren sind wiederum stark von der Konzentration wichtiger zellulären Metaboliten, wie dem Acetyl-CoA und dem S-Adenosyl Methionin (SAM) abhängig. Das Labor von Prof. Sassone-Corsi hat die circadiane Rhythmik zellulärer Metaboliten untersucht und zusammen mit uns die entsprechenden circadianen Veränderungen im Acetylierungsmuster genauer analysiert. In diesem Nachfolgeprojekt werden wir nun versuchen tägliche Schwankungen der Lysin und Arginin Methylierung, sowie des Kofaktors SAM zu messen und damit die experimentelle Grundlage für eine genauere Beschreibung der Auswirkung eines veränderten Metabolismus auf die Regulation der Proteinfunktion schaffen. Besonders auf dem Gebiet der epigenetischen Vererbung deuten viele epidemiologische Studien auf einen langfristigen und generationenübergreifenden Einfluss eines veränderten Metabolismus auf die Genexpression hin.
Ausgangsprojekt: Epigenetische Effekte metabolischer Veränderungen
Abschlussbericht
Im Nachfolgeprojekt des BaCaTeC Projekts 3/2011-1 wurden die engen Beziehungen zwischen metabolischen Veränderungen und Änderungen der Genexpression (Katada et al., 2012) genauer untersucht und die Analyse posttranslationaler Proteinmodifikationen (PTMs) auf das Gesamtproteom ausgedehnt. Dabei wurden sowohl die Veränderungen der Histonmodifikationsmuster im Verlauf des circadianen Tages und nach knockout des AcCoA Synthetase und verschiedener Sirtuin Enzyme (Masri et al., 2013; Sahar et al., 2014) analysiert. Wir konnten weiterhin die Analytik der Histonmodifikationen soweit optimieren, dass es uns gelang aus sehr geringen Probenmengen, wie sie zum Beispiel bei der Isolierung bestimmter Gehirnregionen gewonnen werden, noch aussagekräftige PTM Analysen durchzuführen (Brami-Cherrier et al., 2014). Im Verlauf des Projekts wurde außerdem eine Analyse-Plattform etabliert, die eine quantitative Messung der Lysine und Arginin Methylierung erlaubt und im letzten Teil des Projekts soweit vorangetrieben dass wir nun in der Lage sind Lysine und Arginine spezifische Methylierungen zu identifizieren und zu quantifizieren. Die Finanzierung durch BaCaTeC ermöglichte den Aufbau einer starken und verlässlichen Zusammenarbeit zwischen der University of California Irvine und der LMU München, die nicht nur durch die Anzahl der Publikationen zum Ausdruck kommt, sondern auch durch den Antrag auf ein internationales Doktoranden Programm (ITN) im 7. Rahmenprogramm der Europäischen Forschungsförderung mit Gruppen aus der LMU und der Gruppe von Prof. Sassone-Corsi. Prof. Imhof wurde außerdem zu einem externen Mitglied der Fakultät an der UCI ernannt und eine Absichtserklärung wurde von der UCI und der LMU unterzeichnet, um weitere studentische Austauschprogramme zu fördern.
Veröffentlichungen
Brami-Cherrier, K., Anzalone, A., Ramos, M., Forne, I., Macciardi, F., Imhof, A., and Borrelli, E. (2014). Epigenetic reprogramming of cortical neurons through alteration of dopaminergic circuits. Mol Psychiatry.
Katada, S., Imhof, A., and Sassone-Corsi, P. (2012). Connecting Threads: Epigenetics and Metabolism. Cell 148, 24–28.
Masri, S., Patel, V.R., Eckel-Mahan, K.L., Peleg, S., Forne, I., Ladurner, A.G., Baldi, P., Imhof, A., and Sassone-Corsi, P. (2013). Circadian acetylome reveals regulation of mitochondrial metabolic pathways. Proceedings of the National Academy of Sciences.
Sahar, S., Masubuchi, S., Eckel-Mahan, K., Vollmer, S., Galla, L., Ceglia, N., Masri, S., Barth, T.K., Grimaldi, B., Oluyemi, O., et al. (2014). Circadian Control of Fatty Acid Elongation by SIRT1-mediated Deacetylation of Acetyl-CoA Synthetase 1. Journal of Biological Chemistry jbc.M113.537191.