Zelltyp-spezifische Funktionen von lysosomalem Chlorid/Protonen-Austausch

ClC-7 ist ein Cl^-/H⁺-Austauscher, der zusammen mit seiner Beta-Untereinheit Ostm1 in Lysosomen und am Bürstensaum von Osteoklasten lokalisiert ist. Eine Funktionsstörung von ClC-7/Ostm1 führt bei Mäusen und Patienten zu Osteopetrose und einer neurodegenerativen lysosomalen Speicherkrankheit. Die Osteopetrose könnte zum Teil durch die Unterentwicklung des Bürstensaums der Osteoklasten verursacht werden, der normalerweise durch lysosomale Exozytose gebildet wird. Die lysosomale Dysfunktion, die mit einem verlangsamten Proteinabbau und der Anhäufung von autophagischem Material einhergeht, ist wahrscheinlich auf Veränderungen in der lysosomalen Ionenzusammensetzung zurückzuführen. Bei der Verwendung von Zellen, die aus unseren verschiedenen Mausmodellen mit unterschiedlichen Mutationen im Clcn7-Gen stammen, stellten wir fest, dass die Lysosomen auf einen normal niedrigen pH-Wert angesäuert waren. Wir stellten jedoch einen drastischen Rückgang der lysosomalen Cl^--Konzentration fest, wenn ClC-7 fehlt oder in einen reinen Cl^--Kanal umgewandelt wird. Verschiedene ClC-7-Varianten in Patienten und Mausmodellen führen zu unterschiedlichen Phänotypen, wobei Knochen und außerskelettale Gewebe in unterschiedlichem Maße betroffen sind, was auf zelltypspezifische Funktionen von ClC-7 schließen lässt. Dieses Projekt befasst sich mit diesen zelltypspezifischen Funktionen und der Beteiligung von ClC-7 an der lysosomalen Ionenhomöostase im Allgemeinen. Ein Schwerpunkt liegt auf den unterschiedlichen Rollen von ClC-7 bei der Knochenresorption und der grundlegenden lysosomalen Funktion.

Wir untersuchen und vergleichen die Auswirkungen verschiedener ClC-7-Mutationen auf die Ionenkonzentrationen, die Morphologie und die Funktion von Lysosomen in verschiedenen Zelltypen, darunter Neuronen und Osteoklasten. Wir planen, mechanistische Erkenntnisse über die Rolle von ClC-7 zu gewinnen, indem wir seine Aktivität und seine Auswirkungen auf verschiedene Parameter der lysosomalen Ionenhomöostase messen.

Es handelt sich um Teilprojekt 6 der Forschungsgruppe "Mechanismen der Lysosomalen Homöostase und wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Laufzeit des Projekts: Februar 2022 – Januar 2025
Projektleitung: Prof. Dr. Tobias Stauber
Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen: Shrodda Bose, Fan Wang

Drittmittelgeber: DFG