Die Rolle der humanen Proteinkinase X: chemisch-genetische und proteomische Studien zur Identifikation von Substraten und Bindungspartnern

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Mit 518 Genen stellen die Proteinkinasen die zweitgrößte Proteinfamilie im menschlichen Genom dar und haben zentrale Aufgaben in der Signaltransduktion sowie der Regulation des Stoffwechsels höherer Zellen. Dabei ist die cAMP-abhängige Proteinkinase (PKA) eine der am besten charakterisierten Proteinkinasen. Trotz des breiten Wissens über die Struktur und Biochemie der PKA-Hauptisoformen (Cα, Cβ) konnte die humane katalytische Isoform Proteinkinase X (PrKX) funktionell bisher nur in Ansätzen beschrieben werden. PrKX hat sich phylogenetisch zu einer eigenen PKA-Subfamilie entwickelt und zeigt einen ungewöhnlichen Regulationsmechanismus. Da es keine detaillierten Informationen zur Substratspezifität und über spezifische Interaktionspartner gibt, soll (1.) über einen chemisch-genetischen Ansatz versucht werden, spezifische Substrate selektiv zu markieren und mittels hochauflösender Massenspektrometrie zu identifizieren. Darüber hinaus sollen Substrate (2.) mittels Peptid- und Proteinarrays sowie Bindungspartner (3.) über ein neuartiges Yeast Two Hybrid-System und (4.) einen chemisch-proteomischen Ansatz identifiziert werden. Die Validierung potenzieller Bindungspartner soll in vitro über Oberflächenplasmonresonanz (SPR) und in vivo über Biolumineszenz Resonanz Energie Transfer (BRET) erfolgen. Putative Phosphorylierungsstellen sollen mit hochspezifischen Antikörpern detektiert oder massenspektrometrisch nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse sollen als Basis für weitere funktionelle Untersuchungen zur Rolle von PrKX dienen.