Dual specificity tyrosine phosphorylation regulated kinase 3 (DYRK 3) zählt zur Kinase-Familie der DYRK-Proteine, die eine Rolle bei Wachstum und Entwicklung spielen. DYRK 3 fungiert hier als für die erythroide Linie spezifischer Inhibitor der Entwicklung von roten Blutzellen. Diese Funktion wurde sowohl für das humane als auch das Maus-Protein gezeigt. DYRK 3 enthält eine zentrale Kinase-Domäne gemeinsam mit 20 Aminosäuren, die einzig bei Kinasen der DYRK-Familie konserviert sind (DH-Box). Zudem enthält das Protein einen kurzen C-Terminus sowie eine ausgedehnte N-terminale Domäne mit bisher unbekannter Funktion. (Diese enthält 184 bzw. 164 Aminosäuren in den Isoformen DYRK 3-L und S.) Bisher ist die Funktion von DYRK 3 nur wenig verstanden. Um DYRK 3 innerhalb der Zelle zu lokalisieren, wurden verschiedene Säugetier-Zellen mit Fusionen aus DYRK 3 und GFP oder FLAG-Tag transfiziert. Durch Fluoreszenz-Mikroskopie und Zell-Fraktionierung konnte gezeigt werden, dass sich DYRK 3-S sowohl im Cytoplasma als auch im Kern von HEK-293-Zellen befindet. GFP-DYRK 3-S kann mit 91,4 kDa nicht mehr durch einfache Diffusion in den Kern gelangen. Das Protein muss also in der Lage sein, aktiv zwischen Cytoplasma und Zellkern hin und her zu wandern (Shuttling). Im Gegensatz dazu wurde DYRK 3 mit C-terminalem GFP oder N-terminalem FLAG-Epitop in HEK-293-Zellen vom Kern ausgeschlossen. Nach Deletion des N-Terminus bis zum Beginn der DH-Box befand sich auch DYRK 3-S164-568-GFP sowohl im Cytoplasma als auch im Zellkern. Der isolierte N-Terminus mit C-terminalem GFP wurde in einem Teil der Zellen vom Kern ausgeschlossen. Der Ausschluss von Zellkern war bei DYRK 3-S-GFP auch in HEP-G2-Zellen, jedoch nicht in LLC-PK1- oder COS-7-Zellen zu beobachten. Diese Ergebnisse legen nahe, dass DYRK 3 innerhalb der N-terminalen Domäne Zelltyp-spezifisch im Cytosol verankert wird. Zur Identifizierung von Wechselwirkungspartnern wurden Yeast-Two-Hybrid-Screens mit DYRK 3 als Bait durchgeführt. Einer der Klone, der mit DYRK 3 interagiert, war STAT 5A. Innerhalb des Hefe-Systems konnte der STAT 5A-bindende Teil von DYRK 3 erfolgreich eingegrenzt werden. Das N-terminale Fragment von Leu27 bis Gly184 von DYRK 3-L war für diese Interaktion ausreichend, die katalytisch aktive Kinase-Domäne von DYRK 3 war hingegen nicht für die Wechselwirkung mit STAT 5A erforderlich. Die so identifizierte Bindungsdomäne beinhaltet die gleichen C-terminalen Aminosäuren wie jenes DYRK 3-Fragment, das die Verankerung der Kinase im Cytoplasma bewirkt. Diese Bindungsdomäne von Maus-DYRK 3 wurde in E. coli als lösliches Protein exprimiert und biophysikalisch untersucht. Hierbei deuteten Analysen mittels CD-Spektroskopie und limitierter Proteolyse auf einen geringen Anteil an beta-Faltblatt und Poly-Prolin-II-Helix hin. Die Untersuchung dieses Protein-Fragments durch 15N-NMR-Spektroskopie zeigte jedoch, dass der N-Terminus von DYRK 3 zum großen Teil flexibel in Lösung vorliegt. In der vorliegenden Arbeit wurden erstmalig Hinweise für das Shuttling eines DYRK-Proteins in Säugetier-Zellen beschrieben. Darüber hinaus konnte der bisher nicht untersuchte N-Terminus von DYRK 3 für die Verankerung der Kinase im Cytosol und für die Interaktion mit dem möglichen Substrat STAT 5A verantwortlich gemacht werden. Bei der biophysikalischen Analyse dieser Bindedomäne erwies sie sich allerdings in Lösung als flexibel oder ungeordnet. Der N-Terminus von DYRK 3 ist also für die Interaktion mit anderen Proteinen von Bedeutung und beeinflusst die subzelluläre Lokalisierung von DYRK 3.
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