Regulierung von E2-25K Sumoylierung

Posttranslationelle Modifikationen mit Ubiquitin und SUMO (small ubiquitin related modifier) sind essenzielle Regulatoren um die Funktionsfähigkeit der Zelle aufrecht zu erhalten. Die Sumoylierung ist eine vielseitige Modifikation, die Protein Interaktionen, die zelluläre Lokalisierung eines Proteins, dessen Aktivität oder Stabilität reguliert. Diese Modifkation wird von einer energieabhängigen enzymatischen Kaskade ausgeführt, die E1, E2 und E3 Enzyme involviert. Die Verknüpfung eines Proteins mit SUMO ist umkehrbar und die Abspaltung wird von einer Familie sogenannter SUMO Proteasen durchgeführt. Der vorliegende Antrag basiert auf unseren kürzlich beschriebenen Ergebnissen, die E2-25K, ein Ubiquitin konjugierendes Enzym, als neues SUMO Substrat identifizieren. Anhand einer biochemischen Analyse konnten wir demonstrieren, daß modifiziertes E2-25K in seiner Fähigkeit einen Ubiquitin Thioester zu bilden, stark beeinträchtigt ist. Das ist ein wesentlicher Schritt um Ubiquitin an sein Substrat zu binden. Daraus ergibt sich die spannende Hypothese, dass die Inhibierung eines Ubiquitin E2s das vermutlich mit mehreren Ubiquitin E3 Enzymen zusammenarbeitet, eine große Anzahl an Ubiquitin-Substraten betrifft und weitgehende Konsequenzen für die Zelle hat. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es nun, die für die E2-25K Sumoylierung verantwortlichen Enzyme (SUMO E3 Enzyme und Proteasen) zu identifizieren und zu beschreiben, um einen tieferen Einblick in die funktionelle Bedeutung dieser Modification zu gewinnen. Die erwartenden Ergebnisse könnten dazu beitragen die Entstehung neurodegenerativer Krankheiten, wie Alzheimer oder Huntington, zu erklären.

Die posttranslationalen Modifikationen mit Ubiquitin und SUMO (ubiquitin verwandte Modifikation) sind essentielle Proteinregulatoren, die bei den meisten zellulären Prozessen eine wichtige Rolle spielen. Die Deregulation dieser Modifikationen kann zu schwerwiegenden Erkrankungen führen wie zum Beispiel Krebs oder Alzheimer Krankheit. Ubiquitin und SUMO sind selbst kleine Proteine und benötigen eine streng regulierte, spezifische Enzymkaskade um an ihre Zielproteine geknüpft zu werden. Dazu wird die sequenzielle Abfolge von einem E1 aktivierenden, einem E2 konjugierenden und einem E3 ligierenden Enzym benötigt. Um die Umkehrbarkeit der Modifikation zu gewährleisten gibt es spezifische Enzyme die die Verknüpfung lösen können. Das Hauptaugenmerk der Regulation beider Modifikationen gilt den E3 Ligasen und den demodifizierenden Enzymen, da diese Substratspezifität besitzen. Das Ziel unserer Studien ist es mehr über die noch nahezu unerforschte Regulation der E2 Enzyme zu lernen. In dem vom FWF geförderten Projekt konnten wir neue grundlegende Mechanismen der E2 Regulation entdecken.