Molecular characterization of the insect chitin synthase

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Chitin hat eine herausragende Bedeutung als natürliches Biopolymer. Es kommt nicht nur bei Arthropoden, sondern auch bei anderen Invertebratengruppen und marinen Einzellern sowie bei vielen Pilzen vor. Es wird durch das Enzym Chitinsynthase aus aktivierten UDP-N-Acetylglucosamin-Einheiten synthetisiert. Trotz ihrer Jahrzehnte langen Erforschungen bei Hefen und anderen Pilzen ist die molekulare Struktur und der Katalysemechanismus dieses wichtigen Proteins bislang unverstanden. Bei Insekten liegen nur äußerst fragmentarische Daten über die Chitinsynthase vor, biochemische Ansätze beschränkten sich bislang nur auf die Messung von Enzymaktivitäten in Rohhomogenaten und unreinen Membranpräparationen. Bei Tabakschwärmerraupen (Manduca sexta) wird Chitin in großen Mengen als Bestandteil der peritrophen Membran produziert, was den Rückschluss auf größere Mengen Chitinsynthase in diesem Epithel zulässt. Vor kurzem konnten wir mittels Immunhistochemie zeigen, dass die Chitinsynthase in den apikalen Mikrovilli-Membranen des Mitteldarms lokalisiert ist. Somit liegt es nahe, den Mitteldarm von M. sexta als Modellobjekt für die molekulare Charakterisierung der Insekten-Chitinsynthase zu verwenden. In dem vorliegenden Projektantrag soll das Enzym erstmals biochemisch gereinigt, funktionell charakterisiert und aktiv in Insektenzellen exprimiert werden, das Letztere, um einen molekulargenetischen Ansatz für funktionelle Analysen zu ermöglichen.