Integrative Analyse von Peroxisomenmangel in Hefe

Peroxisomen sind weit mehr als nur Stoffwechselstationen – sie übernehmen zentrale Funktionen in Signalwegen, Stressantworten und sogar der antiviralen Abwehr. In unserer aktuellen Studie haben wir mithilfe von quantitativer Proteomik, Transkriptomik und Fleuoreszenzmikroskopie untersucht, welche zellulären Veränderungen der Verlust von Peroxisomen mit sich bringt. Dazu verglichen wir Wildtyp-Hefezellen (Saccharomyces cerevisiae) mit pex3-Mutanten, denen die Peroxisomen vollständig fehlen.

Ein besonderer Fokus lag auf dem Wachstum der Zellen auf Acetat – einem Kohlenstoffträger, der auf peroxisomale Enzyme angewiesen ist, jedoch deren Expression nicht unterdrückt. Unsere Analysen zeigten: Das Fehlen von Peroxisomen löst unterschiedliche Reaktionen auf Transkript- und Proteinebene aus. Während Gene und Proteine der peroxisomalen β-Oxidation in pex3-Zellen vermehrt exprimiert wurden, zeigte sich eine selektive Regulation der Peroxine auf Proteinebene. Insbesondere membranständige Peroxine nahmen ab, während lösliche Rezeptoren wie Pex5 und Pex7 erhöht waren.

Überraschend entdeckten wir auch Veränderungen bei nicht-peroxisomalen Proteinen – etwa bei mitochondrialen Komponenten, die in Atmung und Proteinimport involviert sind. Dies führte zur Identifikation des mitochondrialen Pyruvattransporters Mpc1/3 als bislang unbekannte Komponente der Peroxisomenmembran.

Die Proteomik-Daten, die von unserem Teammitglied Hirak Das mit großer Expertise generiert wurden, lieferten dabei zentrale Einblicke in diese komplexen zellulären Reaktionen und trugen wesentlich zur Tiefe der Studie bei.

Diese Arbeit bietet eine wertvolle Ressource für weiterführende Untersuchungen zur Rolle der Peroxisomen und verdeutlicht, wie stark Zellfunktionen durch deren Fehlen beeinflusst werden.

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