Werkzeuge zur Untersuchung von Paucimannose-N-Glykanen, C-Mannose und O-Mannose in Menschlichen Leukozyten

• Antragsteller: Dr. Hendrikus Hans Bakker
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Strukturbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545519849

Bei Tieren können wir drei Arten von proteingebundenen Glykanen unterscheiden, die in Mannose enden. C-Mannose und O-Mannose bestehen aus einem einzigen Mannoserest, der direkt mit dem Protein verbunden ist, während N-Glykane bis zu neun Mannosen aufweisen können, die über zwei N-Acetylglucosamin-Reste mit dem Protein verbunden sind. Kleine N-Glykane mit bis zu drei Mannosen werden als Paucimannose-Glykane bezeichnet. Sie werden durch den enzymatischen Abbau größerer N-Glykane gebildet und finden sich typischerweise auf lysosomalen Proteinen. Einige Zelltypen, insbesondere Neutrophile und Monozyten, haben lysosomenähnliche Organellen, die Granula genannt werden und ebenfalls Paucimannoseproteine enthalten. Diese Proteine werden sezerniert oder in Phagosomen abgegeben, um Infektionen zu bekämpfen. Neutrophile sind die am häufigsten vorkommenden weißen Blutkörperchen des Menschen und die erste Verteidigungslinie gegen Krankheitserreger. Mannosen spielen bei der Interaktion zwischen Wirt und Krankheitserreger und in der Immunologie verschiedene Rollen, aber die genaue Rolle der kleinen Mannose-terminierenden Glykane ist nicht bekannt. Derzeit ist nur für eine begrenzte Anzahl von Proteinen nachgewiesen, dass sie N-Glykane mit Paucimannose (z. B. Myeloperoxidase) oder C-Mannose (z. B. Komplementfaktoren) tragen. In früheren Arbeiten haben wir die mannosebindenden bakteriellen Lektine BC2L-A und FimH als nützliche Werkzeuge zur Untersuchung mannosylierter Glykane identifiziert. BCL2-A wurde zur Anreicherung und Identifizierung neuer C- und O-mannosylierter Proteine verwendet, während FimH die Kristallisation eines paucimannosylierten Proteins ermöglichte, in dem die Elektronendichte des Glykananteils deutlich sichtbar war. Wir möchten diese Lektine nun zur Identifizierung paucimannosylierter Proteine in Neutrophilen und Monozyten einsetzen und haben zu diesem Zweck ein Protokoll entwickelt, das Peptide mit hohen Mannose-Glykanen eliminiert, aber Paucimannose übrig lässt. Die paucimannosidischen Peptide können dann, zusammen mit den O- und C-mannosylierten Peptiden, von den Lektinen eingefangen und massenspektrometrisch analysiert werden. Darüber hinaus werden wir eine Co-Kristallisation der Lektine mit Azurocidin durchführen, einem der wichtigsten Paucimannose-Proteine, die von Neutrophilen sezerniert werden, und die Bedeutung von Paucimannose für die Abtötung von Bakterien bestimmen. BC2L-A und FimH werden hinsichtlich ihrer Fähigkeit, C-Mannose-, O-Mannose- und Paucimannose-Glykopeptide zu erfassen, verglichen, um Methoden zu entwickeln, die eine genauere Isolierung dieser Art von Glykanen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerin: Julie Bouckaert, Ph.D.