Bildung immunologischer Epitope beim Choriogonadotropin und seinen Untereinheiten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Reifung sekretorischer Proteine erfordert ko- und posttranslationale Prozesse, z.B. Kettenfaltung, Knüpfung der Disulfidbrücken, Glykosylierung, Zusammenlagerung von Untereinheiten, deren zeitliche Abfolge, Koordination und gegenseitige Beeinflussung noch weitgehend ungeklärt sind. Am Beispiel des Schwangerschaftshormons hCG (human chorionic gonadotropin) sollten diese Fragen mit Hilfe von 14 monoklonalen Antikörpern (mAbs) gegen bekannte, strukturell definierte immunologische Epitopen untersucht werden. Das hCG ist aus einer α-Untereinheit, die allen Glykoproteinhormonen gemeinsam ist (GPH-α), und einer hormon-spezifischen ß-Untereinheit aufgebaut. Beide Untereinheiten gehören außerdem zur Familie der Cystin-Knoten Proteine. Vollständig N-glykosylierte Untereinheiten assoziierten zum hCG αβ-Heterodimer, unmittelbar nach dem Abschluss der Translation. Dabei war GPH-α schon vollständig gefaltet, während hCGß erst im Laufe von 40 Min über mindestens 8 Intermediärformen, die sich durch noch nicht geknüpfte Disulfidbrücken unterschieden, unter Beteiligung von Chaperonen (BiP, Calnexin, Calretikulin) vollständig reifte. Die Faltung begann um den Cystinknoten im Bereich der Loops ß1+3. Die Faltungskinetiken einzelner, z.T. stark überlappender immunologischer Epitope ließen sich mit entsprechenden mAbs unterscheiden. Temporär bildete sich bei intakter hCGß ein immunologisches Epitop aus, das man bisher nur auf hCGß Fragmenten (hCGß core-fragment) gefunden hat und das, neben anderen Parametern, als Nachweis für eine Down's Syndrom Schwangerschaft gilt. Diese Beobachtung hat für die entsprechende Diagnostik und das Verständnis der Unterschiede von normaler und Down's Syndrom Schwangerschaften erhebliche Bedeutung. Freies, nicht durch αβ-Heterodimerbildung verbrauchtes GPHα dimerisierte zu GPHαα Homodimeren, oder wurde durch zusätzliche Glykosylierung in großes, freies GPHα umgewandelt. GPHαα Homodimere traten nicht nur in verschiedenen Zellsystemen, sondern auch im Seminalplasma von Männern auf. Dies ist im Hinblick auf eigene Funktionen von freiem GPHα von besonderem Interesse. Freies hCGß, GPHαα Homodimere und großes, freies GPHα durchliefen eine sehr rasche Prozessierung im sekretorischen Weg, sodass sie bereits 10 Min vor Beginn der Sekretion vollständig sialyliert waren, währenddessen hCG αß-Heterodimere dann den medialen Golgi noch nicht erreicht hatten. Die molekulare Reifung des hCGß-Anteils in αß-Heterodimeren scheint aufgrund von Wechselwirkungen zwischen den Untereinheiten verzögert zu sein (gegenüber freier hCGß), was zu einer Verlängerung der Interaktionen mit dem Qualitätskontrollsystem des endoplasmatischen Retikulums führt. Die Assoziation der hCG-Untereinheiten fördert damit nicht die Kettenreifung im Gegensatz zum positiven Einfluss von Assoziation auf die Faltung von Immunglobulinen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2007). Human chorionic gonadotropin (hCG) in the male reproductive tract. Mol. Cell. Endocrinol. 260-262, 190-196
P. Berger, M. Gruschwitz, G. Spoettl, S. Dirnhofer, S. Madersbacher, R. Gerth, W.E. Merz, E. Plas, N. Sampson
- (2007). Non-Assembled Human Chorionic Gonadotropin Subunits and αα-Homodimers Use Fast-Track Processing in the Secretory Pathway in Contrast to αβ-Heterodimers. Endocrinology, 148, 5831-5841
W. E. Merz, J-M. Krause, J. Roig, V. Singh, P. Berger
- (2007). Rapid maturation of glycoprotein hormone free α-subunit (GPHα) and GPHαα homodimers. Mol. Endocrinol., 21, 2551-2564
J-M. Krause, P. Berger, J. Roig, V. Singh, W. E. Merz
- (2007). Time-dependent folding of immunological epitopes of the human chorionic gonadotropin β-subunit. Mol. Cell. Endocrinol. 260-262, 12-22
J. Roig, J-M. Krause, P. Berger, W.E. Merz
