Untersuchungen zur Prozessierung, Qualitätskontrolle und Assoziation von unterschiedlichen humanen Arylsulfatase A Proteinen innerhalb des endoplasmatischen Reticulums, sowie deren Degradation im Falle von Missfaltungen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen an 9 hASA-Proteinen durchgeführt, um detaillierte Informationen über deren Prozessierung, Qualitätskontrolle und Assoziation zu Oligomeren innerhalb des endoplasmatischen Reticulums zu erhalten. 7 dieser Proteine weisen aufgrund von Punktmutationen jeweils eine Aminosäuresubstitution auf, die zur Retention der Proteine im ER und zu deren frühzeitigen Degradation führen. Bei den beiden anderen Proteinen, welche in den Lysosomen lokalisiert und enzymatisch aktiv sind, handelt es sich um die Wildtyp-, bzw. pseudodefiziente-Form der hASA. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass der Degradation der 7 im ER retenierten Proteine eine Prozessierung der Oligosaccharid-Seitenketten vorausgeht. Eine Inhibition der Glucosidasen I und II erhöht die Degradationsraten aller 7 Proteine, die Inhibition der ER a1,2-Mannosidase I reduziert die Abbaugeschwindigkeiten der 7 Proteine. Im Gegensatz zu diesen jeweils uniformen Effekten, führt die Inhibition der ER a1,2-Mannosidase II bei 4 von 5 untersuchten Proteinen zu einer Reduktion und bei einem Protein zu einer Beschleunigung der Degradationsgeschwindigkeit. Daraus resultiert die Annahme, dass die Proteine vor der Degradation nicht einheitlich prozessiert werden. Es wurde ebenfalls gezeigt, dass alle 7 Proteine im Rahmen des ?ERAD? proteasomal abgebaut werden. Ein nicht-proteasomaler Degradationsweg konnte nicht direkt nachgewiesen werden, es sprechen jedoch einige Hinweise dafür. Da die erzielten Resultate nur teilweise mit den bisherigen Modellvorstellungen zur Prozessierung der Oligosaccharid-Seitenketten im Rahmen der Protein-Qualitätskontrolle erklärt werden konnten, wurden innerhalb dieser Arbeit einige Änderungen des bestehenden Modells postuliert. Die Untersuchungsergebnisse zur Assoziation der hASA haben gezeigt, dass diese unmittelbar nach der Translokation ins ER-Lumen erfolgt und nicht an die endgültige Konformation gebunden ist. Selbst aminosäuresubstituierte Proteine, die im Vergleich zur wtASA starke Strukturdefizite aufweisen, assoziieren zu einem oligomeren Komplex. Nach den bisherigen Ergebnissen handelt es sich dabei um ein Hexamer. Im Falle einer Heterooligomerbildung üben alle im ER retenierten aminosäuresubstituierten hASA-Proteine einen negativen Effekt auf die Wildtyp-Form aus. Dieser äußert sich durch eine reduzierte Sulfataseaktivität innerhalb der Zellen und wird durch eine vorzeitige Degradation der wtASA gemeinsam mit den fehlgefalteten Proteinen bewirkt. Als Ursache für diesen Effekt konnten strukturelle Defizite an den Wildtyp-Proteinen festgestellt werden, welche direkt durch die Wechselwirkungen mit den fehlgefalteten Proteinen hervorgerufen werden könnten, oder durch ein Zurückhalten der Wildtyp-Proteine in Bereichen des ER, welche die für die weitere Reifung notwendigen Enzyme nicht beinhalten