Zöliakiepathogenese: Aufklärung kovalenter Konjugate zwischen Gewebstransglutaminase und Peptiden aus Glutenproteinen verschiedener Getreidearten

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Köhler
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250645717

Die Zöliakie ist weltweit eine der häufigsten Lebensmittelunverträglichkeiten, an der ca. 1 % der Bevölkerung leidet. Sie ist von einer schweren Schädigung der Dünndarmschleimhaut gekennzeichnet und mit einer drastischen Reduktion der Nährstoffaufnahme verbunden. Verursacht wird sie von den Speicherproteinen des Weizens, des Roggens, der Gerste und möglicherweise des Hafers, die im Zusammenhang mit Zöliakie als Gluten bezeichnet werden. Durch seinen hohen Prolingehalt wird Gluten im Magen-Darmtrakt nur unvollständig gespalten, so dass sich Peptide anreichern, die die Darmschleimhaut passieren und im subepithelialen lymphatischen Gewebe eine Immunantwort auslösen, die zu den typischen Symptomen führt. Die intestinale Gewebstransglutaminase (TG2) spielt innerhalb der komplexen Zöliakiepathogenese eine wichtige Rolle. Zum einen werden durch sie im lymphatischen Gewebe bestimmte Glutaminreste von Glutenpeptiden desamidiert, wodurch eine proinflammatorische Immunantwort eingeleitet wird. Zum anderen bildet TG2 mit Glutenpeptiden kovalent verknüpfte Konjugate, die zur Bildung von Antikörpern gegen diese Konjugate führen. Während die Spezifität von TG2 hinsichtlich der Desamidierung von Glutaminresten aufgeklärt wurde, sind die Strukturen der TG2-Glutenpeptid-Konjugate weitgehend unbekannt.Das geplante Vorhaben hat daher das Ziel die Bindungsstellen zwischen Peptiden aus allen zöliakieauslösenden Proteintypen von Weizen (omega5-, omega1,2-, alpha-, gamma-Gliadine, HMW- und LMW-Untereinheiten des Glutenins), Roggen (omega-, gamma40k-, HMW- und gamma75k-Secaline), Gerste (C-, gamma-, D- und B-Hordeine) sowie Hafer (Avenine) und TG2 zu identifizieren und damit einen Beitrag zur Aufklärung der Pathogenese der Zöliakie zu leisten.Dazu sollen die genannten Proteintypen aus Weizen-, Roggen-, Gersten- und Hafermehlen zunächst in Gramm-Mengen präpariert werden. Aus den Proteinen werden durch Umsetzung mit gastrointestinalen Enzymen (Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin) zöliakieaktive Peptide erzeugt, die anschließend mit TG2 umgesetzt werden. Konjugate, die durch Transamidierung entstandene Isopeptid-Crosslinks zwischen TG2 und Glutenpeptiden enthalten, werden mittels Gelpermeationschromatographie angereichert und zur Fragmentierung der TG2 mit Trypsin partiell hydrolysiert. In den entstandenen Peptidgemischen werden Isopeptidbindungen mittels Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie (LC-MS) mit alternierender Collision-Induced- (CID) und Electron-Transfer-Dissociation (ETD) identifiziert und in ihrer Struktur aufgeklärt. Die Voraussetzungen zum Erreichen des Ziels sind gegeben, da im Arbeitskreis des Antragsstellers langjährige Erfahrungen in der Präparation, Charakterisierung und enzymatischen Partialhydrolyse von Getreideproteinen einerseits und in der Aufklärung intermolekularer Verknüpfungen zwischen Proteinen andererseits vorliegen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen