ADP-Ribosylierung in Mitochondrien: Mechanismus und physiologische Bedeutung der Modifikation der Glutamatdehydrogenase

• Applicant: Privatdozentin Dr. Shiao Li Oei, since 11/2003
• Subject Area: Biochemistry
• Term: from 2001 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5347882

Mitochondrien erfüllen neben der Synthese des universellen Energieträgers ATP eine Vielzahl wichtiger Funktionen im Stoffwechsel und in der Signaltransduktion. Als ein wichtiger Signalweg gilt die kovalente Modifikation von Proteinen mit ADPRibose, die aus dem NAD übertragen wird. Diese Proteinmodifikation ist in den Mitochondrien schon oft beobachtet, jedoch nie eingehend untersuct worden. In unseren Abeiten konnten wir erstmals die Glutamatdehydrogenase (GDH) als ein spezifisches mitochondriales Akzeptorprotein identifizieren (Herrero-Yraola et al., EMBO J., in press). Die GDH wird durch ADP-Ribosylierung inaktiviert. Da die GDH eine zentrale Rolle im Stoffwechsel spielt, insbesondere im Stickstoffhaushalt, ist diese neue Form ihrer Regulation von größtem biologischen und medizinsichen Interesse. Es sollen nun die an der Modifizierung beteiligten Enzyme isoliert und biochemisch/molekularbiologisch charakterisiert werden. Dazu gehörten eine monoADP-ribosyltransferase sowie eine ADP-ribosylcysteinhydrolase. Die Hydrolase spaltet die Modifikation vom Zielprotein wieder ab und reaktiviert damit die GDH. Durch zellbiologsiche Untersuchungen soll die physiologische Funktion der ADP-Ribosylierung von GDH aufgeklärt und mögliche übergeordnete Regulationsmechansimen identifiziert werden. Dafür ist die Entwicklung einer Methode notwendig, die eine Expression gentechnisch veränderter GDH erlaubt, bei gleichzeitiger Vermeidung der Expression der endogenen GDH. Diese Methode wäre auch zur funktionellen Analyse anderer mitochondrialer Matrixproteine anwendbar. Die Resultate sollen wichtige Erkenntnisse über die Regulation des Stickstoffhaushalts liefern und könnten daher die Grundlage für neue pharmakologische Anwendungen bieten.

• DFG Programme: Research Grants
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Mathias Ziegler, until 8/2006