Stalz, Holger

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Holger Stalz: Strukturelle und funktionelle Charakterisierung des Geodia cydonium Agglutininsals Prototyp eines Galectins mit Typ II-CRD. 2001Das Galectin des marinen Schwammes Geodia cydonium ist ein β-Galactoside bindendes Lectin miteiner Kohlenhydratbindungsdomäne vom Typ II und ähnelt in seinen strukturellen und funktionellenEigenschaften dem Galectin-3 aus Wirbeltieren. Das extrazellulär lokalisierte Protein weist in derreduzierenden SDS-Gelelektrophorese drei distinkte Banden mit apparenten Massen der Monomerezwischen 13 und 16 kDa auf, deren Sequenzen sich durch Aminosäureaustausche unterscheiden. Dievollständige Primärstruktur der Monomere konnte durch PSD-MALDI-MS- und ESI-MS/MS-Sequenzierung ermittelt und die Aufspaltung in das distinkte Muster aufgeklärt werden. Entgegenfrüher publizierten Ergebnissen konnten die Monomeren als Allelvarianten eines Gens (LECT-1-Gen)identifiziert und die Existenz eines zweiten bindungsaktiven Galectins ausgeschlossen werden.Die Isolierung genomischer DNA aus Schwammmaterial ermöglichte die Expression derrekombinanten 13 und 15 kDa-Monomerspecies, wobei letztere sich als bindungsaktiv gegenüberpotentiellen Bindungspartnern (Laminin) und Oligosacchariden zeigte und vergleichbare Affinitätenwie das native GCG-Protein aufwies.Zur Aufklärung der kohlenhydratvermittelten domänenspezifischen Bindung des Galectin-3 anElastasefragmenten des Laminins wurde die N- Glykosylierung des C-terminalenE3-Fragments der α-Kette mit der des Gesamt-EHS-Laminins verglichen. Es konnten keineprinzipiellen Unterschiede festgestellt werden, jedoch enthält das E3-Fragment einen signifikanthöheren Anteil an tetraantennaren N-Glykanen. The galectin of the marine sponge Geodia cydonium is a member of the β-galactoside binding lectinswith a type-II carbohydrate recognition domain. In its structural and functional properties it resemblesthe mammalian galectin-3. During SDS gel electrophoresis the extracellular fraction of the proteinreveals a distinct pattern of the three monomeric bands with apparent masses of 13 to 16 kDa. Onsequencing the complete proteins by PSD-MALDI-MS and ESI-MS/MS we found that thesedifferences are due to specific exchanges in charged amino acid residues. Since there is only one gene(LECT-1), we have thus demonstrated these bands to be allelic gene products.The isolation of genomic DNA from crude sponge material was initially hampered by the affinity ofthe siliceous sponge skeleton. These difficulties have been overcome and the gene cloned andexpressed in E.coli yielding the species which appeared at the 13 and 15 kDa, respectively. The 15kDa monomer bound oligosaccharides and extracellular glycoproteins typically involved in galectininteraction, revealing similar behaviour as the native GCG.Carbohydrate mediated domain specific binding of galectin-3 to proteolytic fragments of EHS lamininwas investigated by comparing the N-glycans located on the C-terminal E3 fragment of the α chainwith those of the whole molecule. No principal differences were found, but the E3 fragment contains asignificantly higher fraction of tetraantennary structures.

Strukturelle und funktionelle Charakterisierung des Geodia cydonium Agglutinins als Prototyp eines Galectins mit Typ II-CRD

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