Spezifitätsanalyse von humanen Protein Lysin-Methyltransferasen und proteomweite Identifizierung neuer Substratproteine

• Antragsteller: Professor Dr. Albert Jeltsch
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 62953237

Protein Lysin-Methyltransferasen (PKMT) wurden im Jahr 2000 entdeckt als gezeigt wurde, dass SUV39H1 H3-Histon an Lysin 9 methyliert. Später wurde jedoch gezeigt, dass viele PKMTs, die zunächst als Histon-modifizierende Enzyme identifiziert wurden, auch Nicht-Histon-Substraten methylieren und es wurde erkannt, dass Protein Lysin-Methylierung eine wichtige posttranslationale Modifikation ist, die an verschiedenen biologische Prozessen beteiligt ist. Heute sind mehr als 8000 Lysin-Methylierungstellen im menschlichen Proteoms bekannt (Phosphosite Plus 2016), aber aufgrund von Beschränkungen in Proteomik Ansätzen, es ist wahrscheinlich, dass noch viele mehr zu entdecken sind. Außerdem wurde für die meisten beschriebenen Lysin-Methylierung Ereignisse die verantwortliche PKMT nicht identifiziert und für viele von ihnen ist die biologische Rolle der Methylierung nicht bekannt. Demgegenüber sind für die meisten PKMTs bislang nur wenige Substrate identifiziert. Aus diesem Grund ist die Identifikation von Enzymen, die für spezifische Protein-Methylierungsereignisse verantwortlich sind eine kritische Herausforderung für die biochemische Forschung. Darüber hinaus sind spezifische Experimente dringend erforderlich, um die zelluläre Rolle spezifischer Lysin-Methylierung Ereignisse besser zu verstehen.Wir haben erfolgreich einen neuen Ansatz zur Identifizierung von Nicht-Histon-Substraten von PKMTs entwickelt und eingesetzt. Er basiert auf der Bestimmung der Substratspezifität von PKMTs mit Peptidarrays. Das Spezifitätsprofil kann dann dazu verwendet werden, im menschlichen Proteom Kandidaten-Substrate zu identifizieren. Die Methylierung dieser Peptid- und Proteinsubstrate wird dann in vitro und in Zellen untersucht. Schließlich setzen wir zellulären Assays ein um die biologische Rolle von spezifischen Lysin-Methylierungen zu untersuchen. Die Ziele dieses Antrags sind diese Arbeiten fortzusetzen und weiterzuentwickeln, wie in den folgenden Arbeitspaketen beschrieben ist:WP1: Clonierung, Expression und Aufreinigung zusätzlicher menschliche PKMTsWP2: Messung des Spezifitätsprofils von PKMTs und Identifizierung neuer Peptid-SubstrateWP3: Untersuchung der Methylierung neuer Proteinsubstrate in vitro und in ZellenWP4: Untersuchung der zellulären Funktion der MethylierungsereignisseWP5: Entwicklung eines Web-Servers, um Paare von PKMTs und Lysin-Methylierung Ereignissen zu identifizieren und die Ergebnisse unserer Studien für Forschungen auf dem Gebiet zur Verfügung zu stellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen