Die physiologische und pathophysiologische Funktion der Arylsulfatase K (ARSK)

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Dierks (†); Professor Dr. Torben Lübke
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 316870440

Im Menschen sind bislang 17 Sulfatasen bekannt. Viele von ihnen sind für den lysosomalen Abbau sulfatierter Makromoleküle wie den Glykosaminoglykanen (GAGs) verantwortlich. Jede dieser Sulfatasen besitzt eine strenge Spezifität gegenüber seinem physiologischen Substrat, so dass für den Abbau von GAGs wie z.B. Heparansulfat mit seinen komplexen Sulfatierungsmustern verschiedene Sulfatasen benötigt werden, darunter auch bislang uncharakterisierte Sulfatasen. Aufgrund der fehlenden funktionellen Redundanz der Sulfatasen bei dem sequentiellen GAG-Abbauweg, führt der Defekt eines jeden der beteiligten Enzyme zur Akkumulierung des natürlichen Substrats, so dass sich lysosomale Speichererkrankungen manifestieren, die als Mucopolysaccharidosen bezeichnet werden. Kürzlich konnten wir für eine neu identifizierte Sulfatase, die Arylsulfatase K (ARSK), enzymatische Aktivität gegenüber Sulfatase-Pseudosubstraten nachweisen und eine lysosomale Lokalisation des Enzyms demonstrieren. Im Rahmen des hier vorgelegten Forschungsvorhabens steht die Identifizierung des physiologischen Substrats der ARSK im Fokus. Dazu werden wir ein bereits generiertes und initial validiertes Arsk-knockout Mausmodell hinsichtlich der Entwicklung einer lysosomalen Speicherkrankheit charakterisieren. Wir werden dieses Mausmodell hinsichtlich verhaltensphysiologischer, histologischer, zellulärer und biochemischer Veränderungen analysieren. Insbesondere werden wir auftretendes Speichermaterial isolieren, identifizieren und seine molekulare Struktur aufklären. Der finale Nachweis, dass es sich bei dem isolierten Speichermaterial um das physiologische Substrat handelt, soll anhand von in vitro Desulfatierungsexperimenten mit diesem Material und rekombinant exprimierter und aufgereinigter ARSK aus überexprimierenden CHO- oder Insektenzellen geführt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen