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Zusammenfassung (Deutsch)

Der eukaryontische Modellorganismus Dictyostelium discoideum besitzt einen komplexen Phosphoinositid- und Inositolphosphatstoffwechsel ähnlich dem von Säugetieren. Myo-Inositol ist die zentrale Vorstufe bei der Biosynthese von Phosphoinositiden und Inositolphosphaten. Die Dephosphorylierung von D-myo-Ins(3)P zu myo-Inositol durch die myo-Inositolmonophosphat Phosphatase speist den zellulären Inositol-Pool. Die myo-Inositolmonophosphat Phosphatase aus D. discoideum wurde bis zur Homogenität gereinigt und umfassend charakterisiert. Bei den Eigenschaften zeigen sich weitgehende Übereinstimmungen zwischen der myo-Inositolmonophosphat Phosphatase aus D. discoideum und den verschiedenen myo-Inositolmonophosphat Phosphatasen aus Säugetieren. Eine ungewöhnliche Eigenschaft ist die starke Inhibierbarkeit der myo-Inositolmonophosphat Phosphatase aus D. discoideum durch Mn2+.

Am Inositolphosphatstoffwechsel mit seinen über 20 löslichen Inositolphosphaten ist eine Vielzahl von Kinasen und Phosphatasen beteiligt, welche die steady-state-Konzentrationen auch der Inositolphosphate mit Signalfunktion regulieren. Eine InsP₅/InsP₄-Phosphatase katalysiert den Abbau einer Vielzahl von Inositolpentakisphosphat- und Inositoltetrakisphosphat-Isomeren zu Inositoltrisphosphaten. Eine auffällige Eigenschaft der InsP₅/InsP₄-Phosphatase ist ihre hohe Regiospezifität bei einer geringen Stereospezifität, die zur Synthese eines enantiomerenreinen Amino-myo-Inositolphosphates genutzt wurde. Bei dem sehr instabilen Enzym konnten 3 Aufreinigungsschritte etabliert und so eine 179fache Anreicherung erzielt werden. Desweiteren wurden Versuche zur Anreicherung von Inositoltrisphosphat-Phosphatasen und einer membrangebundenen Phytase unternommen. Bei letzterer lag der Schwerpunkt auf der Entwicklung und Etablierung von affinitätschromatographischen Verfahren.

Phytasen sind in der Natur weitverbreitet und katalysieren die Hydrolyse von myo - Inositolhexakisphosphat zu anorganischem Phosphat und niedrigphosphorylierten Inositolphosphaten, in einigen Fällen bis zum freien myo-Inositol. In Kooperation mit organischen Chemikern wurde der Abbau verschiedener Stereoisomere von myo-Inositolhexakisphosphat durch Phytasen aus Hefen untersucht um Hinweise auf Strukturmerkmale zu bekommen, die bei der Substraterkennung eine Rolle spielen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse über die Regio- und Stereospezifität wurden zur Entwicklung von enzymunterstützten Synthesen enantiomerenreiner neo- und L-chiro-Inositolphosphate genutzt.

Zusammenfassung (Englisch)

The eukaryotic model organism Dictyostelium discoideum possesses a complex phosphoinositide and inositol phosphate metabolism similar to mammalian cells. Myo-inositol is the central precursor in biosynthesis of phosphoinositides and inositol phosphates. Dephosphorylation of D-myo-Ins(3)P to myo-inositol by myo-inositolmonophosphate phosphatase feeds the cellular inositol pool. The myo-inositolmonophosphate phosphatase from D. discoideum was purified to homogeneity and characterised in detail. The properties of the myo-inositolmonophosphate phosphatase from D. disocideum show a large conformity with various myo-inositolmonophosphate phosphatases from mammals. An unusual attribute of the myo-inositolmonophosphate phosphatase from D. discoideum is its strong inhibition by Mn2+.

A huge number of kinases and phosphatases take part in inositol phosphate metabolism with its more then 20 soluble inositol phosphates regulating steady-state concentrations of inositol phosphates with signal functions. An InsP₅/InsP₄-phosphatase catalyses the degradation of a multitude of inositol pentakis- and inositol tetrakisphosphates to inositol trisphosphates. A salient feature of the InsP₅/InsP₄-Phosphatase is its high regiospecifity combined with only poor stereospecifity, which was used for the synthesis of enantiomeric pure amino-inositol phosphates. It was possible to establish three purification steps for the unstable enzyme and to obtain a 179-fold enrichment. Further attempts for the enrichment of inositoltrisphosphat phosphatases and a membrane bound phytase were made. In case of the phytase the main focus was the development and establishment of affinity chromatographically methods.

Phytases are widespread in nature and catalyse the hydrolysis of myo-inositol hexakisphosphate to inorganic phosphate and lower phosphorylated inositol phosphates, sometimes up to myo-inositol. The degradation of several stereoisomers of myo-inositol hexakisphosphate by phytases from yeasts was examined in cooperation with organic chemists getting a clue for patterns important for substrate recognition. The obtained findings about regiospecifity and stereospecifity were used to establish enzyme-assisted syntheses of enantiomeric pure neo and L-chiro-inositol phosphates.

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