Glykolisierung von Caenorhabditis elegans

Das Genom des Modellorganismus, Caenorhabditis elegans, ist weitgehend sequenziert, aber über seine Protein- Glykosylierung ist wenig bekannt. Jüngste Ergebnisse aus unserem und aus anderen Laboratorien zeigen, daß die protein-gebundenen Kohlenhydrate dieses Wurmes deutliche Unterschiede zu denen von Säugetieren aufweisen. Bemerkenswert sind die Anwesenheit von bis zu vier Fukose- und zwei O-Methylresten auf Asn-gebundenen Glykanen vom oligomannosidischen Typ. Einige dieser Merkmale finden sich auch an den Glykanen von parasitischen Nematoden, was nahelegt, daß deren Erforschung in C. elegans auch zur Entwicklung neuer Stratagien im Kampf gegen diese Parasiten führen kann. Im vorgestellten Forschungsprojekt soll die Analyse der Glykanstrukturen fertiggestellt und mit der Erforschung ihrer Biosynthese begonnen werden. Insbesondere sollen die entsprechenden Fukosyl- und Methyltransferasen in Nematoden-Extrakten nachgewiesen und weiters zwecks Gewinnung von Proteinsequenzinformationen mittels Massenspektroskopie (weitgehend) gereinigt werden. Der Vergleich der Proteinsequenzen bzw. Peptidmaps mit dem C. elegans Genom soll es ermöglichen, die korrespondierenden cDNAs zu klonieren. Nun sollen aktive, rekombinante Enzyme erzeugt werden, mithilfe derer Nematoden-typische N- und O-Glykane hergestellt werden können. Diese Glykane werden mit Protein konjugiert und für die Präparation von Antikörper benützt. Extrakte einer Reihe von parasitischen Nematoden, wir denken hier z.B. an Haemonchus contortus, können nun mit diesen Antikörpern gescreent werden, was zur Identifizierung wichtiger Oberflächen-Antigene führen könnte.

Seit mehr als zwanzig Jahren werden Antikörper gegen das Pflanzenglykoprotein Krenperoxidase zur Erkennung des neuralen Gewebes von wirbellosen Tieren eingesetzt. Im vorliegenden Projekt haben wir das Problem gelöst wie die Glykoproteine der Erdnematode Caenorhabditis elegans (welche ein Modellorganismus für genetische Analysen ist) durch dieses Antiserum erkannt werden können. Durch die Verwendung von genetischen, molekularbiologischen und biochemischen Methoden konnten wir zeigen, daß ein Fukose zu N-Glykanen transferierendes Enzym für die Bildung der erkannten Epitope verantwortlich ist. Außerdem wurden noch weitere Aspekte der Nematodenglykosylierung untersucht: der Transfer von Phosphorylcholin und die Charakterisierung von Hexosaminidasen, die in der N-Glykanbiosynthese von Bedeutung sind. Da einige parasitäre Nematoden strukturelle Ähnlichkeiten bei Glykanen mit Caenorhabditis aufweisen, glauben wir, daß Nematoden-Mutanten mit einem Fukosedefizit Licht in die Immunantwort auf Parasiten bringen könnten. Vielleicht kann so herausgefunden werden, warum Personen die mit Parasiten infiziert sind weniger Allergien haben.