Die Entschlüsselung der Zusammenhänge verschiedener Glykosylierungsarten im ER mit Hilfe moderner Glyko/Proteo-Analytik

• Antragsteller: Dr. Erdmann Rapp
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289991887

Protein-Glykosylierung, d.h. die kovalente Bindung von einzelnen Monosacchariden oder komplexen Oligosacchariden an bestimmte Aminosäuren innerhalb einer Peptidsequenz, ist eine co- bzw. post-translationale Modifikation die konserviert in allen Formen des Lebens (Bakterien, Archaeen, Eukaryoten) auftritt. Die Mehrzahl der sezernierten oder Membran-gebundenen Proteine ist glykosyliert. Glykane sind daher an praktisch jedem zellulären Prozess beteiligt, was sie, insbesondere für Wirbeltiere, essentiell für deren Entwicklung und Physiologie macht. N-Glykosylierung, die häufigste Form der Glykosylierung, beginnt am Translocon des endoplasmatischen Reticulums (ER) und bedarf Dolichol-verknüpfter Mono- und Oligosaccharide, sowie Nukleotid-Zuckern (z.B. Guanosindiphosphat-Mannose (GDP-Man) und Dolicholmonophosphat-Mannose (Dol-P-Man)) für die ersten Stufen der Synthese. Zwei weitere Formen der Glykosylierung, die auch im ER beginnen, sind die C-Mannosylierung und die O-Mannosylierung. Die Synthese beider Glykosylierungsformen ist, wie auch die N-Glykosylierung, abhängig vom Vorhandensein von Dol-P-Man. Abhängigkeiten, kompensatorische Effekte, sowie die Konkurrenz um Mannose-Substrate und Akzeptor-Proteine, sind für diese drei Dolichol-basierten Glykosylierungs-Pfade bisher nur unzureichend beschrieben. Die Untersuchung dieser Zusammenhänge ist jedoch von entscheidender Bedeutung um erworbene und angeborene glykosylierungsassozierte Erkrankungen (wie Infektions- und Autoimmunerkrankungen, Krebs und Congenital Disorders of Glycosylation (CDG)) zu verstehen. Um das Zusammenspiel dieser Glykosylierungs-Pfade zu ergründen, sollen die N-Glykosylierung, C-Mannosylierung, O-Mannosylierung in verschiedenen Modell-Systemen (Zelllinien, Patienten-Zellen, und Fisch-Linien, welche Defekte in den jeweiligen Glykosylierungs-Pfaden tragen), sowie in diesen Systemen produzierte Modellproteine (z.B. E-Cadherin aus POMT2-/-/POMGnT1-/- HEK293-Zellen) untersucht werden. Um eine möglichst umfassende Sicht auf entstehende Veränderungen der Glykosylierung in diesen Modell-Systemen bzw. Modell-Proteinen zu erhalten, werden Veränderungen in der Makro- und Mikroheterogenität der Glykosylierung mittels der verschiedenen, bei uns etablierten, modernen glyko/proteo-analytischen Techniken untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2509: Das Zusammenspiel Dolichol-abhängiger Glykosylierungstypen: von Molekülen zu Krankheitsmodellen