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Titel: Proteolytische Aktivierung der GlcNAc-1-Phosphotransferase
Sonstige Titel: Proteolytic activation of the GlcNAc-1-Phosphotransferase
Sprache: Deutsch
Autor*in: Klünder, Sarah
Schlagwörter: Mucolipidose Typ 2; Lysosomale Funktion; Regulierte Intramembranproteolyse; Site-1-Protease; Site-2-Protease; Mucolipidosis type 2; lysosomal function; regulated intramembrane proteolysis; Site-1 protease; Site-2 protease
Erscheinungsdatum: 2014
Tag der mündlichen Prüfung: 2015-02-20
Zusammenfassung: 
Die GlcNAc-1-Phosphotransferase ist ein Schlüsselenzym für die Biogenese von Lysosomen. Sie katalysiert die Generierung von Mannose-6-Phosphat-Resten an löslichen lysosomalen Enzymen, die Voraussetzung für deren Rezeptor-vermittelten Transport zu den Lysosomen ist. Der Golgi-residente GlcNAc-1-Phosphotransferase-Komplex ist aus drei verschiedenen Untereinheiten (alpha2beta2gamma2) aufgebaut, deren alpha- und beta-Untereinheiten als gemeinsames Typ-III-Transmembranprotein synthetisiert und im Lumen des cis-Golgi-Apparates durch die Site-1-Protease proteolytisch aktiviert werden. Sowohl der vererbbare Verlust der GlcNAc-1-Phosphotransferase-Aktivität, der mit der lysosomalen Speicherkrankheit Mucolipidose Typ II (MLII) assoziiert ist, als auch eine Defizienz der Site-1-Protease resultieren in Fehlsortierung lysosomaler Enzyme, verbunden mit lysosomalen Dysfunktionen und einer Akkumulation nicht abbaubarer Makromoleküle in den Lysosomen.
• Unter Verwendung von Site-1-Protease-defizienten Zellen und einem radioaktiven in-vitro-Aktivitätsassay konnte in dieser Arbeit erstmalig direkt gezeigt werden, dass die Proteolyse zwischen den Aminosäuren K928 und D929 des alpha/beta-Vorstufenproteins zu den reifen alpha- und beta-Untereinheiten essentiell für die Aktivität der GlcNAc-1-Phosphotransferase ist. Die alternative Spaltung einer MLII-assoziierten, mutierten Form des alpha/beta-Vorstufenproteins war enzymatisch inaktiv.
• Während die am besten charakterisierten Substrate der Site-1-Protease, SREBP1 und SREBP2, in Abhängigkeit vom Cholesterol-Gehalt der Zelle vom ER zum Golgi-Apparat transportiert und proteolytisch aktiviert werden, erfolgen der Transport und die proteolytische Aktivierung des alpha/beta-Vorstufenproteins der GlcNAc-1-Phosphotransferase Cholesterol-unabhängig. Inhibitorstudien, [35S]-Methionin-Pulse-Chase-Experimente und Immunfluoreszenzanalysen zeigten jedoch, dass der Transport zum Golgi-Apparat von der N-Glykosylierung, und die proteolytische Aktivierung des alpha/beta-Vorstufenproteins vom Calcium-Gehalt abhängen.
• Im Gegensatz zu anderen Substraten der Site-1-Protease erfolgt die Aktivierung der GlcNAc-1-Phosphotransferase unabhängig von der Site-2-Protease.  
Dennoch weisen Site-2-Protease-defiziente Zellen eine Fehlsortierung neu synthetisierter lysosomaler Enzyme, lysosomale Dysfunktionen und Akkumulation von nicht-abbaubarem Speichermaterial in den Lysosomen auf. Zusätzlich ist die Rezeptor-abhängige Endozytose verschiedener Liganden in Site-2-Protease-defizienten Zellen stark verringert. Die erzielten Ergebnisse lassen vermuten, dass bisher noch nicht identifizierte Substrate der Site-2-Protease essentiell sowohl für die Biogenese und Funktion von Lysosomen als auch für die Rezeptor-vermittelte Endozytose und den Transport von Liganden zu Lysosomen sind. Die hier vorgestellte detaillierte Beschreibung des morphologischen und biochemischen Phänotyps Site-2-Protease-defizienter Zellen trägt zum besseren Verständnis des fein regulierten Cholesterolhaushaltes und der zentralen Rolle von Lysosomen im Katabolismus von Makromolekülen, Autophagie und Endozytose/Phagozytose bei.
URL: https://ediss.sub.uni-hamburg.de/handle/ediss/5841
URN: urn:nbn:de:gbv:18-72935
Dokumenttyp: Dissertation
Betreuer*in: Braulke, Thomas (Prof. Dr.)
Enthalten in den Sammlungen:Elektronische Dissertationen und Habilitationen

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