Struktur-Funktionsanalyse der Stress-induzierten Phosphatase

Forschungsprojekt P 14631Struktur-Funktionsanalyse der Stress-induzierten PhosphataseHeribert HIRT09.10.2000 In Hefen, Säugetieren und Pflanzen werden verschiedenste Stresssignale durch hoch konservierte MAPK (Mitogen-Aktivierte Protein Kinase) Kaskaden übertragen. Wir haben kürzlich das MP2C Gen entdeckt, das für eine Protein Phosphatase des Typs 2C kodiert, und ein negativeer Regulator von MAP Kinase Signalwegen in Hefen und Pflanzen ist. Strukturanalyse zeigte, dass der nichtkatalytische N Tenninus von MP2C eine MAPK Bindungsstelle besitzt die Rir die Substraterkennung und Spezifität verantwortlich ist. Innerhalb dieses Projekts soll die Untersuchung von MP2C auf eine genetische Analyse der biologischen funktion von AP2C, dem MP2C Homolog aus Arabidopsis, ausgeweitet werden. Neben einer genetischen StrukturFunktions Analyse sollen auch Interaktionspartner von AP2C gesucht und mit biochemischen Methoden untersucht werden.

Protein Phosphatasen vom Typ 2C (PP2Cs) spielen in der eukaryotischen Signal Transduction eine bedeutende Rolle. Im Gegensatz zu Protein Phosphatases vom Typ 1, 2A oder 2B, arbeiten PP2Cs als Monomere. Das bedeutet, dass diese Klasse von Phosphatasen die gesamte Information für Substratspezifität und Regulation auf demselben Gen bzw. Protein enthält. Mehrere Klassen von PP2Cs konnten aus Pflazen isoliert werden. Sämtliche dieser PP2Cs hatte eine konservierte Pphosphatase Domäne und einzigartige N-terminale Verlängerungen variabler Länge. In einem Vorläuferprojekt, wurde MP2C isoliert. MP2C ist eine PP2C, die als negativer Regulator eines Mitogen-Aktivierten Protein Kinase (MAPK) Signalwegs in Hefe funktioniert. Innerhalb dieses Projekts konnten wir zeigen, dass MP2C eine MAPK Phosphatase ist, die MAPKs inaktivieren kann. Die Hemmung der MAPKs findet durch direkten physischen Kontakt und Threonine Dephosphorylierung des pTEpY Motifs statt, das für die Aktivität der MAPKs verantworlich ist. Bindungsstudien zeigten dass der N-terminus aber nciht die catalytische Domäne von MP2C notwendig und ausreichend für MAPK Interaktion sind. Der N-Terminus von MP2C enthält eine Consensussequenz der MAPK Docking Motive und kommt in allen Säugetier MAPK-interagierenden Proteinen vor, enischliesslich des Transcription Factors Elk1, der Protein Kinasen Rsk1 und MEK1, und der Tyrosin Phosphatase PTP-SL. Structur-Funktionsanalysis von MP2C mit zwei anderen pflanzlichen PP2Cs, ABI2 and AtP2C-HA zeigte, dass der N-terminus an der Substaterkennung der Phsophatasen beteiligt ist. Die strukturelle Ähnlichkeit zu eukaryotischen PP2Cs, weisen auf einen generellen Mechanismus hin, bei dem die einzigartigen Domänen der PP2Cs eine wesentliche Rolle bei der Substraterkennung spielt.