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Enzymatischer Abbau methylierter Glykane im Stoffwechsel

Projektleitung
Staudacher Erika, Projektleiter/in
Laufzeit:
01.02.2020-31.01.2024
Programm:
Einzelprojekte
Art der Forschung
Grundlagenforschung
Mitarbeiter/innen
Beteiligte BOKU-Organisationseinheiten
Institut für Biochemie (DCH/BC)
Institut für Molekulare Biotechnologie
Gefördert durch
Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) , Sensengasse 1, 1090 Wien, Österreich
Abstract
Forschungskontext:
Die Methylierung von Biomolkülen ist in viele zelluläre Regulationsprozesse involivert. Für Proteine und DNA-Moleküle sind bereits einige diesbezügliche Auf- bzw. Abbauwege bekannt. Allerdings wurden Methylgruppen auch auf Kohlenhydratstrukturen gefunden und für diese gibt es noch keine Informationen bezüglich Biosynthese oder Abbau. Kohlenhydratstrukturen spielen eine wichtige Rolle bei Erkennungsprozessen. Eine Modifikation der einzelnen Zuckereinheiten verändert die Spezifität von Erkennungs- und Bindungsvorgängen.

Hypothesen/Ziele:
Im vorliegenden Projekt möchten wir den Abbau von methylierten Glykanstrukturen untersuchen. Jene Organismen, die in der Lage sind solche Strukturen zu (bio)synthetisieren, müssen auch einen entsprechenden Mechanismus für deren Abbau aufweisen.
In Schneckengeweben wurden Methylgruppen an protein-gebundenen Glykanstrukturen nachgewiesen. Daher werden in diesen Organismen auch Enzyme erwartet, die diese Strukturen metabolisch abbauen können.

Ansatz/Methoden:
Eine solche Demethylierungs-Enzymaktivität wird im Rahmen des Projekts mittels nativen und synthetischen Substraten in Schneckenorganellen nachgewiesen. Danach werden Proteine, die die entsprechende Enzymaktivität aufweisen, gereinigt, sequenziert, kloniert und exprimiert. Sowohl das native als auch das rekombinante Protein werden auf ihre biochemischen und biophysikalischen Eigenschaften untersucht. Die Substratspezifitäten werden mit verschiedenen nativen Substraten und anderen methylierten Molekülen ermittelt um einen Überblick für potentielle Anwendungen zu erhalten. Mittels der Aminosäuresequenz wird in Datenbanken nach homologen Proteinen anderer Organismen, die bekannterweise auch methylierte Zuckerketten aufweisen (andere Mollusken und Parasiten), gesucht.

Innovationsgrad:
1. Das detaillierte Wissen über die Funktion der Methylierung wird zu einem besseren Verständnis von Parasiten – (Zwischen)Wirt – Interaktionen führen.
2. Ein Enzym, das Methylgruppen von Zuckern abspalten kann, wäre ein wertvolles Werkzeug in der Forschung und auch ein Kandidat für Anwendungen in einigen anderen wissenschaftlichen Disziplinen.
Schlagworte
Glykobiologie; Molekularbiologie; Proteomik;
Glykosidasen; Glykosylierung; Methylierung; Mollusken; Schnecken;
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