Oxidative protein modifications caused by reactive oxygen and nitrogen species in cell cultures and rat models of hypoxia and nitrosative stress

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In den letzten Jahrzehnten wurden durch Enzyme katalysierte posttranslationale Modifikationen (PTM) sehr ausführlich untersucht, während nicht-enzymatische PTM nur in wenigen Gruppen erforscht wurden. Dieser Antrag verfolgt das Ziel beide Gruppen von PTM an Cystein- (Disulfide, Sulfen-, Sulfin-, Sulfonsäure & Nitrosylierung) und Tyrosinresten (Nitrosylierung & Phosphorylierung), sowie die Proteincarbonylierung unter dem Einfluss erhöhter Konzentrationen an ROS/RNS und/oder Hypoxie zu analysieren. Dabei geht das Projekt über die Etablierung neuer Techniken zur Proteom-weiten, qualitativen und quantitativen Analyse der nicht-enzymatischen PTM deutlich hinaus. So soll die gegenseitige Beeinflussung aller Modifikationen an einer Position („cross-talk“), die daraus resultierenden funktionellen Aspekte und deren Einfluss auf die Signalwege untersucht werden. Zunächst sollen die Analysen etabliert und die betroffenen Proteine in primären Zellkulturen (Herz & Kortex) für Hypoxie und/oder nitrosativen Stress identifiziert werden, bevor die Analysen auf die entsprechenden Organe eines etablierten Tiermodells ausgedehnt würden. Dazu würde ein breites Spektrum bei uns etablierter Techniken (Gel-basierte & Gel-freie Trenn- & Anreicherungstechniken, Massenspektrometrie) mit Transkriptomanalysen und funktionellen Tests kombiniert werden. Mit den Daten sollen die Modifikationen systembiologisch in Abhängigkeit von verschiedenen Zellkulturbedingungen bezüglich ihres zeitlichen Verlaufs, sowie der funktionellen und biologischen Signifikanz untersucht und letztlich in einem Tiermodell evaluiert werden.