Charakterisierung des lysosomalen Transmembranproteins TMEM55B und seiner Rolle im Lysosomen-Transport

Das lysosomale Transmembranprotein TMEM55B ist an verschiedenen zellulären Prozessen beteiligt. Initial als Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat-4-phosphatase beschrieben wurden weitere Funktionen bei der Cholesterin-Homöostase, im mTORC1-Signalweg und im retrograden Transport von Lysosomen offengelegt. TMEM55B interagiert mit dem zytosolischen Protein JIP4. Zusammen vermitteln sie eine Bindung der Lysosomen an den Motorproteinkomplex Dynein/Dynactin und führen so zu einem retrograden Transport der Lysosomen entlang von Mikrotubuli. In der vorliegenden Arbeit wurde in Überexpressions-Experimenten die Rolle von TMEM55B im retrograden Lysosomen-Transport bestätigt. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit war die Analyse der physiologischen Funktion von TMEM55B. Dabei wurde insbesondere die Rolle von TMEM55B im Transport von Lysosomen in Neuronen anhand eines knockout-Mausmodells und daraus isolierten primären Neuronen untersucht. Eine Defizienz von TMEM55B führte in allen untersuchten Neuronen zu einer Akkumulation von Lysosomen im Axon Initial Segment (AIS) und in der pre axonal exclusion zone (PAEZ). Dieser Phänotyp war mit einer Degeneration von Axonen verbunden. Der gleiche Phänotyp wurde in JIP4-defizienten Neuronen beobachtet. Dies deutet auf eine gemeinsame Rolle in vivo von TMEM55B und JIP4 innerhalb des neuronalen Transportes von Lysosomen hin. Darüber hinaus wurde die S-Palmitoylierung als posttranslationale Modifikation von TMEM55B und deren Funktion in der Sortierung von TMEM55B zu den Lysosomen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass TMEM55B an mehreren Cysteinresten S-palmitoyliert wird und dass die Mutationen einzelner für den Transport essenzieller Cysteinreste zu Serinresten eine Retention von TMEM55B im Golgi-Apparat zur Folge hatte. Es konnte jedoch kein eindeutiger Zusammenhang zwischen einer Palmitoylierung der mutierten Cysteinreste und ihrer Funktion im korrekten Transport von TMEM55B zu den Lysosomen dargelegt werden.