Keßler, Daniel:

Molekular- und zellbiologische Studien zur Evolution und subszellulären humaner Parvulin-Proteine

Duisburg, Essen (2007), 85 Bl.
Dissertation / Fach: Biologie
ehem. Fakultät für Biologie und Geografie
Bayer, Peter (Doktorvater, Betreuerin)
Hoffmann, Daniel (GutachterIn)
Dissertation
Abstract:
Die beiden menschlichen Parvuline Par14 und Par17 werden durch das gleiche Gen codiert. Durch alternative Transkrikptionsinitiation kommt es zur Bildung unterschiedlich langer mRNAs und zur Expression eines 25 Aminosäuren langen N-terminalen Prä-Peptids, durch welches sich Par17 von Par14 unterscheidet. In einer phylogenetischen Analyse des Parvulin-Gens konnte diese Erweiterung des Leserahmens nur in den Genomen von Großen Menschenaffen (Mensch, Schimpanse, Gorilla und Orang-Utan) nachgewiesen werden. Die Entwicklung dieses Leserahmens lässt sich anhand der Phylogenie der Anthropoiden nachvollziehen, von einer vorgeformten, jedoch nicht codierenden Sequenz in den Neuweltaffen bis hin zu seiner funktionalen Form in den Hominiden.
Es konnte gezeigt werden, dass Par17 in den Mitochondrien lokalisiert ist, im Gegensatz zu Par14, welches hauptsächlich im Zellkern und zu einem kleineren Teil im Cytoplasma zu finden ist. Das Prä-Peptid des Par17 wurde dabei als mitochondriales Targeting-Signal identifiziert, welches für den Transport in die Mitochondrien unbedingt benötigt wird. Da sich das Prä-Peptid erst nach der Auftrennung der Menschenaffen und Altweltaffen vor etwa 23 Millionen Jahren entwickelt hat, stellt es phylogenetisch eines der jüngsten Targeting-Peptide dar. Mit dem Par17 konnte somit ein hominiden-spezifischer Bestandteil des mitochondrialen Proteoms identifiziert werden.
Für Par17 konnten die gleichen DNA-Bindungseigenschaften nachgewiesen werden, wie zuvor für Par14 beschrieben. Beide Parvuline binden mit hoher Affinität an AT-reiche, gebogene, doppelsträngige DNA Abschnitte. Aufgrund dieser Eigenschaften sowie der strukturellen Ähnlichkeit zu anderen Proteinen (PIN1, HMG-Proteine) wird eine Funktion von Par14 und Par17 im Bereich der Regulation des Zellzyklus und der Chromatin-Remodellierung vermutet. Offenbar erfüllen Par14 und Par17 eine gleiche oder ähnliche Funktion, jedoch in verschiedenen Kompartimenten der Zelle.
Die vorliegende Arbeit liefert somit eine Grundlage für weiterführende Arbeiten zu Par14 und Par17. Diese sollten sich mit dem Einfluss von knock outs oder Überexpression von Par14 und Par17 auf verschiedene Parameter (zum Beispiel auf die Vitalität der Zellen, die Morphologie der Mitochondrien oder das mitochondriale Membranpotenzial), sowie der Identifizierung von Proteinen, die mit Par14/Par17 interagieren, beschäftigen. Diese Arbeiten könnten weiter zur Klärung der Funktion der Parvuline beitragen und somit wichtige Erkenntnisse über zelluläre Prozesse wie die Regulation des Zellzyklus oder die Mitochondrien-Teilung liefern, sowie interessante Einblicke in die molekularen Grundlagen der Hominiden-Evolution bieten.