MTP und die Assemblierung von Lipoproteinen

Das vorliegende Projekt befaßte sich mit der Biogenese von atherogenen Lipoprotein-partikeln (VLDL) und insbesondere mit molekularen Mechanismen, die zur Entstehung von atherosklerotischen Erkrankungen führen können. Die Untersuchung der Funktion des mikro-somalen Triglyzerid-Transfer-Proteins (MTP) und von Prozessen, die für die Wirkungsweise von MTP in der Zelle von Bedeutung sind, stand dabei im Mittelpunkt der Arbeiten. Die MTP-Aktivität ist für die Beladung von Apolipoprotein B (ApoB) mit Lipiden im endoplasma- tischen Retikulum (ER) von Leber- und Darmzellen notwendig; mechanistisch gesehen könnte MTP auch für die Translokation des Apoproteins ins ER und für den Ablauf seiner Faltungs-reaktionen wesentlich sein. Die funktionale MTP-Aktivität wird durch einen Proteinkomplex dargestellt, der aus zwei Komponenten besteht, dem MTP-Protein und Protein-Disulfid-Isomerase (PDI). Dabei ist die Stabilität des Komplexes für seine Funktion eine wichtige Voraussetzung. Die wesentlichsten Ergebnisse betreffend MTP sind: - MTP wird für die Sekretion von ApoB-hältigen Lipoproteinen (VLDL) benötigt, ist aber nicht die limitierende Komponente; diese ist vielmehr die Verfügbarkeit von Triglyzeriden. - Die MTP-Menge und -Aktivität werden durch Östrogene nicht erhöht, im Gegensatz zur Bildung und Sekretion von VLDL; diese Befunde stammen aus Experimenten mit einer Hühner-Hepatom-Zelllinie. - Für die Retention von MTP im ER ist die Assoziation mit PDI erforderlich. - Verkürzte Formen von MTP sind nicht mehr in der Lage, mit PDI zu assoziieren, und sind raschem intrazellulären Proteinabbau unterworfen. - Der intrazelluläre Abbau der MTP-Formen folgt dem Ubiquitin/Proteasomen-abhängigen ER-assoziierten Degradationsweg (ERAD). Im zweiten Projektteil wurde der ER-assoziierte Proteinabbau (ERAD) und die Rolle der N-Glykosilierung in diesem Prozess näher untersucht. Die zentralen Befunde dieser Arbeiten sind: - N-Glykosilierung ermöglicht die verlängerte Assoziation von Substratproteinen mit dem Lektin-artigen Chaperon Calnexin im ER, was temporäre Retention der Proteine im ER und optimale "Quality Control"-Prozesse der Proteinfaltung bewirkt. - Unter Stress-Bedingungen erfolgt verstärkte Bindung der Substratproteine an ER-Chaperone und Inhibierung ihrer Degradation. - Die Struktur des N-Glykans an den Substratproteinen beeinflusst den Glykoproteinabbau; die Aktivität von a1,2- Mannosidase(n) ist für ERAD essentiell. Diese Resultate haben unter anderem Relevanz für die heterologe Produktion von Glykoproteinen in höheren eukaryontischen Zellen.