Für den Monat Juli 2018 geht das "Paper of the Month" der Medizinischen Fakultät der WWU Münster an:

Das  Institut für Zelldynamik und Bildgebung für die Publikation:

Lateral plasma membrane compartmentalization links protein function and turnover
BY: Busto JV, Elting A, Haase D, Spira F, Kuhlman J, Schäfer-Herte M, Wedlich-Söldner R.
The EMBO Journal   Published online: 2018 July 5

Zu Hintergrund, Fragestellung und Bedeutung der Publikation:

Die Plasmamembran (PM) ist ein Knotenpunkt für Signalverarbeitung, Zell-Zell-Interaktion und selektiven Austausch von Molekülen. Eine Herausforderung ist es zu verstehen, wie die Vielzahl der von der PM ausgeübten Funktionen effizient in Zeit und Raum gesteuert werden. Viele Protein- und Lipidbestandteile des PM sind lateral in Nano- oder Mikrodomänen segregiert. Wie diese Segregation zu den biologischen Funktionen der PM beiträgt, ist unklar.

Wir haben mittels quantitativer Mikroskopie und präzisen molekularen Manipulationen von Zellen gefunden, dass Funktion und Turnover von PM-Proteinen durch laterale Segregation koordiniert werden. Anhand der Hefe Methioninpermease Mup1 zeigen wir, dass stabile PM-Domänen eine schützende Umgebung bieten, in der Mup1-Turnover in Abwesenheit seines Substrats verhindert wird. Nach Zugabe von Methionin unterläuft Mup1 eine strukturelle Änderung, die den Austritt aus der schützenden Domäne vermittelt. Nach der lateralen Verlagerung in eine definierte Netzwerkdomäne, rekrutiert Mup1 die endozytische Maschinerie, um seine eigene Internalisierung zu bewirken. Unsere Ergebnisse zeigen ein komplexes Wechselspiel zwischen Proteinaktivität und Turnover durch laterale Segregation innerhalb der PM auf.

Laterale Segregation ist eine grundlegende Eigenschaft aller biologischen Membranen. Unsere Ergebnisse beleuchten nicht nur den Mechanismus für die laterale Segregation in der PM, sondern legen auch spezifische Funktionen für diesen Prozess nahe. Unsere Ergebnisse sind daher für ein breites Publikum in der biomedizinischen Forschung von Interesse.


Background and fundamental question of the publication:

The plasma membrane (PM) is a hub for signal processing, cell-cell interaction and selective exchange of small molecules. It is a challenge to understand how the multitude of functions simultaneously exerted by the PM are efficiently controlled in time and space. Many protein and lipid constituents of the PM are laterally segregated in nano- or microscale domains. How lateral segregation contributes to biological functions of the PM is not clear.

We combined quantitative live-cell imaging with precise molecular perturbations to show that the function and endocytic turnover of integral PM proteins is regulated through lateral segregation into specific domains. Using the yeast methionine permease Mup1 as model we demonstrate that stable PM domains provide a protective environment where Mup1 turnover is prevented in the absence of its substrate. Upon addition of methionine, Mup1 undergoes a conformational switch that mediates its exit from the protective domain. Once relocated to a defined network domain, Mup1 actively recruits the endocytic machinery to drive its own internalization. Our findings suggest an elaborate interplay between protein activity and turnover through dynamic lateral segregation within the PM.

Lateral segregation is a fundamental property of all biological membranes. Our results not only elucidate a mechanism for lateral segregation of plasma membrane proteins but also suggest specific biological functions for this process. Our results will therefore be of great interest to a broad audience in biomedical research.

Die bisherigen ausgezeichneten "Papers of the Month" finden Sie HIER.