Analyse der Struktur, Funktion und Evolution der Astacin-Protein-Familie

Astacin (E.C. 3.4.24.21) aus dem Magen des Flusskrebses Astacus astacus ist der Prototyp einer Familie von Zink-Endopeptidasen, deren Mitglieder bei Vertebraten, Invertebraten und Bakterien gefunden werden. Bei dem Nematoden Caenorhabditis elegans konnte die überraschend große Zahl von 40 Astacin-homologen Genen identifiziert werden. Eine Transkriptom-Analyse ergab, dass mit Ausnahme eines Pseudogens alle anderen Astacine tatsächlich exprimiert werden. GFP-Reporter-Proteine zeigten für zwei Astacine eine Verdauungsfunktion und eine entwicklungsrelevante Rolle. Bei einer Proteom-Analyse durch 2D-Elektrophorese konnten neue Proteine der C. elegans Proteinkarte zugeordnet werden. Bei dem Modellorganismus Hydractinia echinata konnten zwei neue Astacin-homologe Gene charakterisiert werden, die als HEA-1 und HEA-2 bezeichnet wurden. In situ Hybridisierungen deuten eine Rolle bei der Kopfbildung und bei der Differenzierung von Tentakelzellen an. Durch BLAST- und FASTA-Suchen in den Datenbanken konnten insgesamt 106 verschiedene Astacin-homologe Proteine gefunden werden. Die phylogenetische Analyse und die Analyse der Domänenstruktur ließen ein allgemeines Evolutions-Prinzip erkennen, wonach die katalytische Kette des Astacins nach Anhängung von regulatorischen Einheiten als ein Modul in unterschiedlicher Umgebung und mit neuen Funktionen eingesetzt werden kann. Weiterhin erlaubte die Stammbaum-Analyse eine Einteilung der Astacine in mehrere phylogenetische Gruppen. Als Modellprotein für die Untersuchung des Aktivierungsmechansimus von Pro-Astacinen wurde das Flusskrebs-Astacin verwendet. Die immunhistochemischen, proteinbiochemischen und die massenspektrometrischen Untersuchungen von Substrat-Peptiden zeigten, dass Pro-Astacin in Astacus astacus autokatalytisch im proximalen Bereich des Hepatopankreas vor Übertritt in den Magen aktiviert wird. Darüber hinaus konnte auch gezeigt werden, dass die Mehrzahl der Pro-Astacine ebenfalls autokatalytisch aktiviert werden kann.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2002

Author dc:creator

• Möhrlen, Frank

Contributors dc:contributor

• Zwilling, Robert

Repository record source_url

http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/2708

OAI identifier oai:identifier

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