Identifizierung des peroxisomalen Targeting-Signals des Adrenoleukodystrophie-Proteins

Peroxisomales Targeting und Import von Proteinen in Peroxisomen
sind für die Entstehung, Wachstum und Funktion von Peroxisomen
entscheidend. Ziel dieser Dissertation war, die Region und das
Aminosäure-Motiv innerhalb des Adrenoleukodystrophie-Proteins
(ALDP) zu identifizieren, welches für das peroxisomale Targeting
erforderlich ist. Dieses peroxisomale Membran-Protein ist defekt
oder fehlend bei der X-gebundenen Adrenoleukodystrophie, einer
überwiegend in der Kindheit auftretenden letalen neurodegenerativen
Erkrankung. Unter Verwendung von Deletions- und
GFP-Fusionsprotein-Konstrukten konnte die für das peroxisomale
Targeting notwendige Region des humanen ALDP auf die Aminosäuren
67-110 eingegrenzt werden. Dabei sind die NH2-terminalen 66
Aminosäuren des ALDP für das peroxisomale Targeting zwar nicht
notwendig, sie erhöhen jedoch die Targeting-Effektivität insgesamt.
Die für das Targeting notwendige Region ist allerdings alleine
nicht auseichend, um ein Fusionsprotein an das Peroxisom zu leiten.
Zusätzliche Aminosäuren scheinen für die Stabilisierung und
Insertion in die peroxisomale Membran notwendig zu sein, da die
Aminosäure-Regionen 1-110 und 67-164 ein Fusionsprotein an das
Peroxisom dirigieren können. GFP-Fusionsproteine der dem 67-164
ALDP entsprechenden Regionen des humanen peroxisomalen
Membran-Proteins 69 und des Pxa1 der Hefe wurden ebenfalls an das
Peroxisom geführt. Damit konnte eine partielle Konservierung der
Targeting-Region innerhalb der humanen peroxisomalen
ABC-Transporter und zwischen Hefe und Mensch gezeigt werden. Die
Targeting-Region beinhaltet ein 14 Aminosäuren (71-84) umfassendes
konserviertes Motiv. Eine Deletion des gesamten Motivs oder von
Teilen dieses Motivs führt zu einem Verlust des peroxisomalen
Targetings des ALDP. Von den getesteten Mutationen einzelner
Aminosäuren bewirkt lediglich die Substitution L78F eine
signifikante Verminderung der Targeting-Effektivität. Dagegen führt
die bei zwei X-ALD Patienten beobachtete Deletion von drei
Aminosäuren innerhalb des Motivs zu einem Verlust des peroxisomalen
Targetings mit einer partiellen Anreicherung des
GFP-Fusionsproteins in Mitochondrien und gibt somit Aufschluss über
die molekulare Ätiologie ihrer Erkrankung.