Analyse der funktionellen Eigenschaften der Notch spezifischen Xylosyltransferasen und Untersuchungen zur Beeinflussung der Notch Signalübertragung durch Xylosylierung: Eine vergleichende Studie in Mensch und Drosophila

• Antragsteller: Dr. Hendrikus Hans Bakker
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243069142

Membrantransport und Funktion des Notch-Rezeptors sind bekanntermaßen essentiell an die O-Fukosylierung der EGF-homologen Wiederholungseinheiten des Proteins gebunden. Eine Verlänge-rung der an Notch gebundenen Fukose durch die Glykosyltransferase Fringe beeinflusst die Signal-stärke des Notch-Rezeptors gegenüber verschiedenen Liganden. Neben der O-Fukosylierung existiert eine zweite Proteinmodifikation, die O-Glukosylierung. Die Bedeutung dieser zweiten Modifikation, die den Startpunkt für den Aufbau eines ungewöhnlichen Glykotopes mit der Zusammensetzung Xylose-Xylose-Glukose-O-Ser bildet, ist bis dato kaum untersucht. Der Grund für diese "Informationslücke" im Netzwerk der Notch-Regulation liegt darin, dass die beteiligten Enzyme unbekannt waren. Mit der Klonierung, funktionellen Expression und initialen Charakterisierung dieser Enzyme im humanen Sys-tem, haben wir jedoch die Grundlagen zur Untersuchung der physiologischen Bedeutung des Xylose-Xylose-Glukose-Trisaccharids geschaffen. Unsere Vorarbeiten zeigen, dass die Übertragung der ers-ten Xylose durch zwei humane Enzyme (GXYLT1 und GXYLT2) katalysiert werden kann. Für die Ad-dition des zweiten Xyloserestes existiert dagegen nur ein Enzym (XXYLT1). Mit Drosophila als Model-lorganismus wurde in ersten Experimenten gezeigt, dass die Überexpression der humanen Xylo-syltransferasen zu einer verminderten Signalstärke des Notch-Rezeptors führt. Bedeutsam ist in die-sem Zusammenhang der Befund, dass die Drosophila-eigenen Xylosyltransferasen eine im Vergleich zu den humanen Enzymen deutlich niedrigere Aktivität besitzen. Das hier vorgestellte Projekt verfolgt das Ziel, die molekularen Mechanismen der Xylosyltransferasen aus Drosophila und Mensch im Detail zu analysieren und so eine Erklärung für die graduellen Aktivitätsunterschiede zu erhalten. In diesem Zusammenhangsoll die Akzeptorspezifität der Xylosyltransferasen, ihre exakte subzelluläre Lokalisati-on sowie Struktur-Funktions-Beziehungen analysiert werden. Ein weiteres Ziel dieses Antrags, den Einfluss der Syntheseprodukte der Xylosyltransferasen auf die Signalübertragung durch Notch zu analysieren, soll durch die Nutzung eines Reporter Assay in Drosophila S2 Zellen erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen