Untersuchungen zur Rolle des oberen Gastrointestinaltraktes in der Verwertung von Milcholigosacchariden: Verdauung und Transport

Untersuchungen zur Rolle des oberen Gastrointestinaltraktes in der Verwertung von Milcholigosacchariden: Verdauung und Transport. In Bezug auf den Gehalt (5-8 g/l) und des komplexen Musters an auf Lactose basierenden Oligosacchariden ist die humane Milch einzigartig unter den Säugetieren. Bisher ist nur sehr wenig über die Funktion von Frauenmilcholigosacchariden (FMO) bekannt. In dieser Arbeit wurde die Verdaubarkeit von FMO durch Glycosidasen des oberen Gastrointestinaltraktes und eines magenähnlichen pH-Wertes sowie deren Transport untersucht. Während einer 2 h Inkubation von FMO mit humaner Speichelamylase sowie Pankreasamylase des Schweins wurden die Oligosaccharide nicht angegriffen. Auch konnten keine Auswirkungen eines pH von 2,5 auf die Struktur neutraler FMO nachgewiesen werden. Im Gegensatz hierzu führte dieser bei sauren, d.h. sialylierten Komponenten, zu einer minimalen Abspaltung von Sialinsäure. Da isolierte Disaccharidasen aus dem humanen Dünndarm nicht verfügbar waren, wurden Bürstensaummembran-Vesikel (BBMV) aus dem des Schweines verwendet. Während einer 24 h Inkubation von FMO mit BBMV wurden minimale Mengen an nicht fucosylierten und/oder sialylierten Oligosacchariden angegriffen. Hierbei wurden Glucose, Lacto-N-Triose und Lactose freigesetzt. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wurden Transportstudien an Caco-2-Zellen durchgeführt. Dabei zeigte sich, daß nur für neutrale FMO ein gerichteter Flux über das Monolayer vorlag, nicht aber für saure Komponenten. Dieser gerichtete Flux ging bei 15 °C verloren, was auf einen endocytotischen Transport der neutralen Oligosaccharide hindeutet. Der Flux über das Monolayer betrug ca. 2% der apikal angebotenen FMO. Mittels HPLC-MS, unter Verwendung einer Hypercarbsäule, analysierte intrazelluläre Fraktionen zeigten eine gerichtete Aufnahme von neutralen FMO, wohingegen keine sialylierten Oligosaccharide nachweisbar waren. Nach Gabe von Brefeldin A, einem Inhibitor des endocytotischen Transportes, kam es zu einer Anreicherung des intrazellulären Gehaltes an neutralen FMO sowie einer Abnahme des transepithelialen Fluxes, so daß für diese Komponenten ein endocytotischer Transport postuliert werden kann. Die Aufnahme in die Zelle unterlag für Lacto-N-Tetraose einer Sättigung mit einem Km von 1,4 mmol/l und Vmax von 18,5 n

Transporter tandems: precise tools for normalizing active transporter in the plasma membrane

The transport efficiency (TE) describes the performance of a transport protein for a specific substrate. To compare the TE of different transporters, the number of active transporters in the plasma membrane must be monitored, as it may vary for each transporter and experiment. Available methods, like LC-MS quantification of tryptic peptides, fail to discriminate inactive intracellular transporters or, like cell-surface biotinylation followed by affinity chromatography and Western blotting, are imprecise and very laborious. We wanted to normalize active transporters by the activity of a second transporter. A transporter tandem, generated by joining two transporter cDNAs into a single open reading frame, should guarantee a 1 : 1 stoichiometry. Here we created a series of tandems with different linkers between the human ergothioneine (ET) transporter ETT (gene symbol SLC22A4) and organic cation transporter OCT2 (SLC22A2). The linker sequence strongly affected the expression strength. The stoichiometry was validated by absolute peptide quantification and untargeted peptide analysis. Compared with wild-type ETT, the normalized ET clearance of the natural variant L503F was higher ( f = 1.34); G462E was completely inactive. The general usefulness of the tandem strategy was demonstrated by linking several transporters with ETT; every construct was active in both parts. Transporter tandems can be used - without membrane isolation or protein quantification - as precise tools for transporter number normalization, to identify, for example, relevant transporters for a drug. It is necessary, however, to find suitable linkers, to check the order of transporters, and to verify the absence of functional interference by saturation kinetics