Molekulare Charakterisierung von Zöliakie-spezifischen Crosslinks zwischen Transglutaminase 2 (TG2) und Glutenpeptiden in Abhängigkeit von TG2-aktivitätsregulierenden Faktoren

• Antragstellerin: Professorin Dr. Katharina Scherf
• Fachliche Zuordnung: Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458716767

Die Zöliakie ist eine chronische, immunvermittelte Erkrankung des Dünndarms, die durch den Verzehr von Glutenproteinen aus Weizen, Roggen und Gerste in genetisch prädisponierten Individuen ausgelöst wird. Mit einer weltweiten Prävalenz von etwa 1 % zählt die Zöliakie zu den häufigsten nahrungsmittelassoziierten Erkrankungen. Aufgrund ihrer Glutamin- und Prolin-reichen Aminosäuresequenzen werden die Glutenproteine von den menschlichen Verdauungsenzymen nur unzureichend gespalten, so dass Glutenpeptide mit neun Aminosäureresten und mehr intakt bleiben und im darmassoziierten lymphatischen Gewebe die Zöliakie-spezifische Immunkaskade auslösen. Die körpereigene Transglutaminase 2 (TG2) spielt im Rahmen der erworbenen Immunantwort eine Schlüsselrolle, weil sie als Antigen für die Bildung von Autoantikörpern gegen TG2 dient. Als entscheidend für die Aktivierung von T und B Zellen wird die TG2-katalysierte Bildung von Komplexen angesehen, wobei hier TG2-Multimere und TG2-Glutenpeptid-Komplexe entstehen. Die Substrat-Spezifität der TG2 und die Regulierung der TG2-Aktivität in Bezug auf die Bildung von TG2-Glutenpeptid-Crosslinks ist jedoch weitgehend unbekannt. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist daher die Identifizierung der Einflussgrößen, die die TG2-Aktivität in Bezug auf Deamidierung und Crosslinking regulieren, um die molekularen Strukturen der TG2-Glutenpeptid-Komplexe aufzuklären. Dazu sollen zunächst bereits vorhandene nicht-zielgerichtete nLC-MS/MS-Messungen der Modellexperimente mit TG2 und allen Glutenproteintypen des Weizens, des Roggens und der Gerste genutzt werden, um weitere TG2-Gluten-Isopeptide zu identifizieren. Um diese experimentell zu verifizieren, sollen zusätzliche nLC-MS/MS-Messungen durchgeführt werden. Anhand von synthetischen Peptid-Bibliotheken soll die Substrat-Spezifität der TG2 in Bezug auf die Bildung von TG2-Glutenpeptid-Crosslinks fein kartiert werden. Durch systematische Variation der Reaktionsbedingungen soll abgeleitet werden, welche Einflussgrößen jeweils die TG2-Aktivität hin zur bevorzugten Deamidierung bzw. Crosslink-Bildung regulieren. Die gewonnenen Erkenntnisse zu den molekularen Strukturen der TG2-Glutenpeptid-Komplexe sollen dazu beitragen, bereits bestehende Modelle zur Interaktion der T und B Zellen bei der Auslösung der Zöliakie-spezifischen Autoimmunreaktion zu verfeinern. Ein vertieftes grundlegendes Verständnis der Mechanismen der TG2-Komplexbildung soll auch dazu beitragen, ähnliche Prozesse bei anderen Autoimmun- oder TG-abhängigen Erkrankungen besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen