Die Phosphorylierung und Dephosphorylierung von Serin- und Threoninresten N-terminal von Prolin (Ser/Thr-Pro Motiven) stellt einen zentralen Mechanismus bei der Regulation zellulärer Abläufe dar. Die prolinspezifischen Proteinkinasen sind Schlüsselenzyme bei der Kontrolle des Zellzyklus und bei der Aktivierung spezifischer Transkriptionsfaktoren nach Stress- oder Wachstumssignalen. Die Besonderheiten der Peptidyl-Prolyl Bindung fördern das gleichzeitige Auftreten von cis und trans Konformer in Peptiden und Proteinen. Die Phosphorylierung von Substraten durch prolingerichtete Proteinkinasen führt zu einzigartigen strukturellen Merkmalen, die an Phosphorylierungsstellen ohne Prolin nicht beobachtet werden. Von einigen biochemischen Prozessen ist bekannt, dass cis/trans Konformere prolinhaltiger Verbindungen unterschiedlich reagieren oder unterschiedliche biologische Aktivität besitzen. Außerdem existieren Enzyme, die Peptidyl-Prolyl cis/trans Isomerasen (PPIasen), die die cis/trans Isomerisierung der Peptidyl-Prolyl Bindung katalysieren. Einige dieser PPIasen sind spezifisch für phosphorylierte Ser/Thr-Pro Motive (pSer/pThr-Pro). Im Verlauf der Arbeit wurde eine gegenüber pSer/pThr-Pro Motiven hochaktive Proteinphosphatase 2A aus Schweinehirn isoliert und charakterisiert. Mit einer Serie von Peptiden der Sequenz Ala-Ala-Thr(PO3H2)-Xaa-Phe-Gly-NH2 (Xaa = alle proteinogenen Aminosäuren außer Cystein) erfolgte die erste systematische Untersuchung des Einflusses der C-terminal zur Phosphorylierungsstelle gelegenen Aminosäure auf die Dephosphorylierung von Substraten durch die PP2A. Unter Verwendung von Pentapeptidsubstraten konnte erstmals die nahezu absolute Spezifität der PP2A für das trans Konformer des pThr-Pro Motives gezeigt werden. Für eine effektive Dephosphorylierung von Substraten, die in cis Konformation vorliegen, ist die Katalyse der cis/trans Isomerisierung durch pSer/pThr-Pro-spezifische PPIasen (Pin1) Voraussetzung. Anhand der Ergebnisse konnte ein neues Regulationsprinzip für Proteine mit prolinspezifischen Phosphorylierungsstellen postuliert werden.
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