Die reversible Proteinphosphorylierung an Serin- oder Threoninresten N-terminal zum Prolin gehört zu den wichtigsten Regulationsmechanismen einer Vielzahl zellulärer Prozesse. Die Phosphorylierung wird durch die Vertreter der prolinspezifischen Proteinkinasen katalysiert. Diese werden in die Familien der cyclinabhängigen Kinasen, welche eine Schlüsselrolle bei der Regulation des Zellzyklus besitzen, und in die der Mitogen-aktivierten Proteinkinasen, die entscheidend an der intrazellulären Signalübertragung beteiligt sind, eingeteilt. Durch die einzigartigen Eigenschaften des Prolins kann es zum gleichzeitigen Auftreten von cis- und trans-Isomeren der Peptidyl-Prolylbindung in nativen Proteinen kommen. Wie am Beispiel von Proteasen bereits gezeigt wurde, können diese sich ineinander umwandelnden Konformere in Enzymreaktionen unterschiedlich reagieren. Im Verlauf dieser Arbeit wurde unter Verwendung von Oligopeptidsubstraten erstmals gezeigt, dass auch die Phosphorylierung von Ser/Thr-Pro Motiven durch prolinspezifische Kinasen isomerspezifisch verläuft. Sowohl die cyclinabhängige Kinase Cdc2/Cyclin B als auch die MAPK ERK2 phosphorylierten ausschließlich das trans-Konformer der Ser/Thr-Pro-Motive. Die nachgewiesene Isomerspezifität schlägt ein neuartiges Regulationsprinzip zur Kontrolle der prolinpezifischen Phosphorylierung vor. So konnte anhand des Modellproteins Ribonuklease T1 gezeigt werden, dass Peptidyl-Prolyl-cis/trans-Isomerasen (PPIasen), durch die Katalyse der Prolylisomerisierung, die Bereitstellung des phosphorylierbaren Konformers regeln können. Weiterhin zeigten die Untersuchungen zur Phosphorylierung der RNase T1, dass die isomerspezifische Phosphorylierung auch als eine neue, sehr empfindliche Methode zur Strukturaufklärung von Proteinen dienen kann.
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