Struktur und Funktion lysosomaler Proteine des Sphingolipid- und Membranabbaus
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mit den Ergebnissen dieses Projekts wurde eine Basis für die Analyse der komplexen intermolekularen Wechselwirkungen während des Sphingolipidabbaus gelegt. Die Kristallstrukturen der Proteine Hexosaminidase B (HexB), Saposin C (SapC), SapD und der zur Ceramidase homologen bakteriellen Conjugated Bile Acid (Gallensäure) ExoHydrolase (CBAH) aus Clostridium perfringens konnten aufgeklärt und der Reaktionsmechanismus von HexB im Detail untersucht werden. Die Dimerisierung von SapD wurde sowohl im Kristall als auch in Lösung nachgewiesen und ein Vorschlag für die Bindung von SapD an negativ geladene, Sphingolipide enthaltende Membranen unterbreitet. Eine neue und ungewöhnliche Konformation von SapC wurde entdeckt, die für die Fusionierung von Vesikeln nach dem „Clip-on" Mechanismus wichtig sein könnte. Reaktionsmechanismus und Prozessierung von CBAH wurden aufgeklärt, ein Homologie-Modell der Ceramidase gebaut, einem Enzym, das Ceramide (Vorläufer der Sphingolipide) abbaut, und Inhibitoren für CBAH und Ceramidase wurden vorgeschlagen und werden derzeit synthetisiert. Es bestehen noch Defizite im Verständnis der Interaktion sowohl der Aktivatorproteine (Saposine) mit Lipiden als auch der löslichen Lipid-Abbauenzyme (Exohydrolasen) mit den Aktivatorproteinen. Weitere kristallographische Arbeiten zur Struktur und Dynamik der Aktivatorproteine in Gegenwart von Lipiden sind nötig, um ein umfassenderes Verständnis der Katalyse an der Phasengrenze zwischen Lipid und Wasser zu erhalten. Unter anderem sollen die Strukturen von Proteinkomplexen zwischen Aktivatorproteinen und Sphingolipiden und zwischen Aktivatorproteinen und entsprechenden Exohydrolasen bestimmt werden (SapD-Ceramid, SapC-Phosphatidylserin, SapC-Glucosylcerebrosidase, SapD-Ceramidase). Mögliche Anwendungen ergeben sich im Bereich Pharmazie und Medizin.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2003) „Röntgenstrukturanalyse von Proteinen des humanen Sphingolipid- Stoffwechsels.". Dissertation
Timm Maier
- (2003). The X-ray crystal structure of human beta-hexosaminidase B provides new insights into Sandhoff disease. J. Mol. Biol. 320, 669-681
Maier, T., Strater, N., Schuette, C. G., Klingenstein, R., Sandhoff, K., and Saenger, W.
- (2005). Conjugated bile Acid hydrolase is a tetrameric N-terminal thiol hydrolase with specific recognition of its cholyl but not of its tauryl product(s). Biochemistry 44, 5739-5748
Rossocha, M., Schultz-Heienbrok, R., von Moeller, H., Coleman, J. P., and Saenger, W.
- (2006). Crystallization and preliminary characterization of three different crystal forms of human saposin C heterologously expressed in Pichia pastoris. Acta Crystallographica Sect F, Struct. Biol. Cryst. Commun. 62,117-120
Schultz-Helenbrok, R., Remmel, N., Klingenstein, R., Rossocha, M., Sandhoff, K., Saenger, W., and Maier, T.
- (2006). Protein crystallography at FU Berlin: "Determination of the crystal structures of CBAH and Saposin C". BESSY User Meeting 2006, Berlin, Germany
Rossocha M.
- (2006). Saposin A mobilizes lipids from low cholesterol and high bmp containing membranes. Patient variant saposin A lacks lipid extraction capacity. J. Biol. Chem.; 281, 32451-60
Locatelli-Hoops, S., Remmel, N., Klingenstein, R., Breiden, B., Rossocha, M., Schoeniger, M., Koenigs, C., Saenger, W., and Sandhoff, K.
- "Conjugated bile acid hydrolase is a tetrameric N-terminal thiol hydrolase with specific recognition of its cholyl but not of its tauryl product". The 3rd BIOXHIT annual Meeting, 19.-21. 02.(2007), DIAMOND Synchrotron, Didcot, UK
Rossocha M. et al.
- (2007) „Strukturelle Untersuchungen von Proteinen des humanen Sphingolipid-Stoffwechsels". Dissertation
Maxim Rossmann
