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Posttranslationale Proteinmodifikationen

Hintergrund

Posttranslationale Proteinmodifikationen (PTPM) stellen ein wichtiges metabolisches Instrument zur Modulation und Regulation von Struktur, Funktion und Aktivität von Proteinen dar. Mittlerweile wurden mehr als 300 verschiedene PTPM beschrieben, wobei Phosphorylierung, Acetylierung, Glykosylierung und Ubiquitinierung zu den bekanntesten Vertretern gehören.  Aber auch oxidative PTPM sind von zentraler Bedeutung für die Regulation der Proteinfunktion und des Stoffwechsels. Ihre Analyse stellt einen Schwerpunkt der Arbeitsgruppe dar.

Forschung

Im Zentrum unserer Untersuchungen steht dabei das homotetramere, viszerale Protein Transthyretin (TTR), das sich aufgrund seiner Struktur (reaktiver Cysteinrest in jeder Untereinheit, nicht-kovalente Bindung der Untereinheiten) und metabolischen Funktion (Biomarker für Ernährungsstatus, Körperzusammensetzung) als hervorragendes Modell  zur Untersuchung oxidativer PTPM im Bereich der Ernährungswissenschaft und Medizin präsentiert. Darüber hinaus ermöglicht das relativ niedrige Molekulargewicht der TTR-Untereinheiten (ca. 14 kDa) die Analyse des intakten Proteins und erleichtert so die Berücksichtigung von Protein-Protein- und Protein-Ligand-Wechselwirkungen.
Im Rahmen unserer Arbeit werden dabei Veränderungen der PTPM-Muster des TTR und ihre Bedeutung für Prävention, Prognose und Therapie unter besonderer Berücksichtigung von nephrologischen und endokrinologischen Erkrankungen untersucht. In diesem Zusammenhang wird auch die Eignung des TTR als Biomarker für pharmakologische Analysen bewertet. Darüber hinaus wird der Einfluss verschiedener PTPM auf die Funktionen des TTR als Transportprotein für Schilddrüsenhormone und Vitamin A sowie der Eigenschaft des TTR als Protease analysiert.  
Neben oxidativen PTPM wird in der Arbeitsgruppe auch das diagnostische Potenzial von Protein-Carbamylierung (TTR und Serumalbumin) sowie posttranslationaler Proteinverkürzungen (v.a. Retinol-Bindungsprotein 4) berücksichtigt.
Die Analyse der PTPM erfolgt durch die Kombination verschiedenster Methoden wie Elektrophorese, enzymatischem Verdau, Immunpräzipitation, MALDI-TOF-MS und HPLC.

Literatur

  1. Henze et al: Post-translational modifications of transthyretin affect the triiodonine-binding potential. J Cell Mol Med. 2015 Feb;19(2):359-70.
  2. Henze et al: Does N-acetylcysteine modulate post-translational modifications of transthyretin in hemodialysis patients? Antiox Redox Signal. 2013 Oct;19(11):1166-72.
  3. Henze et al: Alterations of retinol-binding protein 4 species in patients with different stages of chronic kidney disease and their relation to lipid parameters. Biochem Biophys Res Comm. 2010 Feb;393(1):79-83.
  4. Henze et al: Structural modifications of serum transthyretin in rats during protein-energy malnutrition. Rapid Commun Mass Spectrom. 2008 Oct;22(20):3270-4.
  5. Frey et al: Effect of renal replacement therapy on retinol-binding protein 4 isoforms. Clin Chim Acta. 2009 Mar;401(1-2):46-50.
  6. Frey et al: Isoforms of retinol binding protein 4 (RBP4) are increased in chronic diseases of the kidney but not of the liver. Lipids Health Dis. 2008 Aug;7:29.
  7. Frey et al: Factors that influence retinol-binding protein 4-transthyretin interaction are not altered in overweight subjects and overweight subjects with type 2 diabetes mellitus. Metabolism. 2009 Oct;58(10):1386-92