Phosphorylierung lysosomaler Enzyme

Die Proteine, Lipide und Kohlenhydrate in jedem Organismus unterliegen in unterschiedlichen Ausmaß einem Erneuerungsprozess, indem permanent Biosynthese- und Abbauvorgänge vonstatten gehen. Sowohl eigene Serumproteine als auch Fremdproteine oder Organismen im Blutstrom werden von den Zellen aufgenommen und in der Regel abgebaut. In tierischen Organismen ist die daran maßgeblich beteiligte Zellorganelle das Lysosom. Die an diesen Abbauvorgängen beteiligten Proteasen, Glykosidasen und anderen katabolischen Enzyme benötigen einen speziellen Marker (Mannose-6-Phosphat), um zu ihrem Bestimmungsort, dem Lysosom transportiert zu werden. Ein Fehlen dieses Markers verhindert diesen Transport und führt zu einer Anhäufung von nicht abgebauten Proteinen, Lipiden oder Kohlenhydraten in den Lysosmen. In weiterer Folge kommt es zu einer Deformation der Zelle. Klinisch resultiert das Fehlen von korrekt lokalisierten lysosomalen Enzymen zum Auftreten von verschiedener lysosomaler Stoffwechselerkrankungen. Der endständige Mannose-6-Phosphat-Marker wird an die Enzyme in einem zweistufigen Prozess gebunden, bei dem zuerst eine N-Acetylglukosamin-1-Phosphoryltransferase und danach eine N-Acetylglukosaminidase die Mannose-hältigen Glykane der lysosomalen Enzyme modifiziert. Die relevanten Enzyme wurden bereits gereinigt, die Gensequenz der Transferase ist aber noch ausständig. Um die Biosynthese der Mannose-6-Phosphat-Gruppe näher untersuchen zu können, soll nun das dafür zuständige Gen exprimiert und das entstehende rekombinante Protein gereinigt werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit korrekt phosphorylierte lysosomale Enzyme herzustellen, die dann in der Medizin zur Ersatztherapie eingesetzt werden könnten. Die genaue Kenntnis welche Gene in dem Prozess involviert sind würde auch die molekulare Diagnose von lysosomalen Stoffwechselerkrankungen wesentlich erleichtern.