Analyse des Zusammenhanges von positiver Selektion und Tyrosin-Phosphorylierung auf der Grundlage der Spermienproteome von Mensch und Rind
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt ermöglichte die massenspektrometrische Bestimmung von 106 humanen und 55 bovinen Spermienproteinen, von denen zahlreiche nicht als Spermienproteine in den Datenbanken ausgewiesen sind. Die reine Datenerhebung hat somit das Wissen um die Zusammensetzung des humanen und bovinen Spermienproteoms erweitert. Für Mensch und Rind konnte zudem in der Mehrzahl der Fälle der Phosphorylierungsstatus über je drei Individuen eindeutig bestimmt werden. Ein erweiterter methodischer Ansatz erlaubte uns, über die ursprüngliche Fragestellung hinaus die Sequenzevolution von Y- und ST-phosphorylierten Spermienproteinen sowie von STYphosphorylierten und nicht STY-phosphorylierten Spermienproteinen zu untersuchen. Nach den eigenen Daten sind die Evolutionsraten von Spermienproteinen, die im Menschen STY-phosphoryliert sind, bei Primaten und anderen Säugern niedriger als die Evolutionsraten von Spermienproteinen ohne STY-Phosphorylierung in der menschlichen Referenz. Entsprechend weisen Spermienproteine mit STY-Phosphorylierung im Menschen signifikant seltener beschleunigt evolvierende (positiv selektierte) Aminosäurepositionen auf. Auch weisen die Datenbanken für STY-phosphorylierte Spermienproteine des Menschen signifikant mehr Protein- Interaktionspartner aus als für humane Spermienproteine ohne STY-Phosphorylierung. Entsprechende Vergleiche zwischen Y- und ST-phosphorylierten Spermienproteinen ergaben dagegen keine signifikanten Unterschiede. Damit unterstützen die Ergebnisse Befunde anderer Arbeitsgruppen, wonach STY-Phosphorylierung und somit die allgemeine Phosphorylierung mit evolutiver Konservierung von Proteinen einhergeht. Angesichts einer abweichenden Eingangserwartung zur Evolution (Y-)phosphorylierter Spermienproteine bestätigen die Befunde die Intention des Antrages, möglichst viele Proteine/Gene in vergleichende Analysen einzuschließen und zudem möglichst auf experimentell validierte Daten der Phosphorylierung zurückzugreifen. Ferner konnten wir als Neuerung eine erhöhte Anzahl an Protein-Interaktionspartnern als die eigentliche Ursache einer stärkeren evolutiven Konservierung (STY-)phosphorylierter Spermienproteine belegen. Ergänzende Untersuchungen bestätigen ein höheres Maß an evolutiver Konservierung bei mehr Protein-Interaktionspartnern am Beispiel alternativ zusammengestellter Spermienproteine. Zudem zeigen die ergänzenden Analysen, dass bei nachlassenden funktionellen Zwängen sexuelle Selektion beschleunigend auf die Sequenzevolution von Spermienproteinen wirken kann. Damit haben die bisherigen Analysen zur Klärung der limitierenden (funktionelle Zwänge bzw. Anzahl der Protein-Interaktionspartner) und beschleunigenden Kräfte (sexuelle Selektion) von Spermienproteinen beigetragen. Die ausstehenden Analysen u.a. der bovinen Daten zielen auf eine Vertiefung dieses Ansatzes. In einem neuen Projekt sollen bioinformatisch getroffene Abschätzungen zur Essentialität von Spermienproteinen über Assoziationsstudien an Männern und Bullen mit verschiedenem Befruchtungsvermögen überprüft werden.
