Authors:	Stieb, Stefanie
Title:	Funktionelle, strukturelle und phylogenetische Untersuchungen an Lipoproteinen des Flusskrebses Astacus leptodactylus
Online publication date:	4-May-2012
Year of first publication:	2012
Language:	german
Abstract:	Diese Arbeit untersucht zwei Lipoproteine, das discoidale High density-Lipoprotein (dHDL) und das β-Glukan-Bindeprotein (BGBP) aus dem Flusskrebs Astacus leptodactylus in funktioneller, struktureller und phylogenetischer Hinsicht. Die Nukleotid-Sequenz des BGBP konnte nahezu vollständig entschlüsselt werden. Dabei errechnet sich aus der abgeleiteten Aminosäure-Sequenz ein Molekulargewicht von 153 kDa. Das reife BGBP hat nur eine molekulare Masse von 105 kDa. Vermutlich kommt es durch eine Furin-ähnliche Protease zu einer post-translationalen N- und C-terminalen Prozessierung: zwei bisher nicht beschriebene, aber auch in der BGBP-Sequenz von anderen höheren Krebsen vorhandene, typische Furin-Schnittstellen (RAKR, bzw. RARR) wurden anhand von Sequenzvergleichen identifiziert. BGBP hat zwei Funktionen: zum Einen ist es für den Transport und die Aktivierung des proPhenoloxidase-Systems zuständig, zum Anderen für die Versorgung der Organe mit Lipiden, welche vermutlich der Energiegewinnung dienen. Eine 100 kDa große, BGBP-bindende Rezeptor-Fraktion konnte in Hämocyten-Membranen identifiziert werden. Das Vorkommen von dHDL war aus eigenen Befunden bisher ausschließlich in Astacus leptodactylus bekannt, doch konnte in dieser Arbeit ein mit dem dHDL-Antikörper reagierendes Protein erstmalig auch in anderen Arthropoden-Spezies nachgewiesen werden. Die discoidale Form und das Untereinheiten-Muster (240 + 85 kDa) sind typisch für die bei Vertretern ursprünglicher Tiergruppen gefundenen Lipoproteine (z.B. beim Cheliceraten Limulus und beim Polychaeten Nereis). Eventuell handelt es sich bei dHDL also um einen ‚Prototypen’ in der Lipoprotein-Evolution. Obwohl die Sequenz des dHDL auf Nukleotid-Ebene unbekannt ist, wurden die Sequenzen einiger dHDL-Peptide aus massenspektroskopischen Analysen gewonnen. Überraschenderweise befinden sich diese Sequenzen in der Aminosäuresequenz des BGBP. Dabei liegen alle Peptide am N- und/oder am C-Terminus der abgeleiteten BGBP-Aminosäure-Sequenz, und zwar in den Bereichen, die vermutlich durch das erwähnte Furin vom BGBP abgeschnitten werden, im reifen BGBP also gar nicht mehr vorkommen. Deshalb ist zu vermuten, dass BGBP und dHDL ein gemeinsames Vorläuferprotein haben und durch Genduplikation entstanden sind, oder dass es sich beim dHDL- und beim BGBP-Gen um ein und dasselbe Gen handelt. Das Genprodukt wird dann auf unterschiedliche Weise prozessiert und es entstehen die beiden Proteine dHDL und BGBP. Die Funktion von dHDL ist noch nicht eindeutig geklärt, es ließen sich aber dHDL-bindende Rezeptor-Fraktionen mit einer molekularen Masse von 160 kDa in somatischen Geweben (Muskel, Darm, Hepatopankreas, Kiemen und Samenleiter) sowie in Oocyten und Hämocyten nachweisen. Deshalb wird vermutet, dass dHDL als Energielieferant in Stoffwechsel-aktiven Organen und als Speicherprotein in Oocyten dient. Eine endocytotische Aufnahme konnte gezeigt werden. Two lipoproteins from the crayfish Astacus leptodactylus, the discoidal high density lipoprotein (dHDL) and the β-glucan-binding protein (BGBP), were examined under functional, structural and phylogenetic aspects. The BGBP nucleotide sequence could almost be completely decoded. A theoretical molecular weight of 153 kDa is calculated from the deduced amino acid sequence. The mature BGBP has a molecular mass of 105 kDa. Presumably due to a furin-like protease, the BGBP is N- and C-terminally processed post-transcriptionally. Based on sequence comparisons, two typical furin cleavage sites (RAKR and RARR) were identified. These cleavage sites were not described previously, but are also present in the BGBP sequences from other higher crustaceans. BGBP has two functions: on the one hand it is responsible for the transport and activation of the prophenoloxidase system, on the other hand for the supply of organs with lipids, which are probably serving energy production. A BGBP-binding receptor fraction of 100 kDa could be identified in hemocyte membranes. Since now the presence of dHDL was, from our own findings, only known in Astacus leptodactylus. In this study, a protein interacting with the dHDL antibody, could, for the first time, be identified in other arthropod species. The discoidal shape and the subunit pattern (240 + 85 kDa) are typical for lipoproteins found in primary animal groups (e.g. in the chelicerate Limulus or the polychaete Nereis). Therefore, the dHDL might be a kind of ‚prototype' in lipoprotein evolution. Although the sequence of dHDL is unknown on nucleotide level, the sequences of some dHDL peptides were obtained from mass spectroscopy. Surprisingly, these sequences are located in the amino acid sequence of BGBP. All peptides lie at the N- and/ or at the C-terminus of the deduced amino acid sequence of BGBP. Furthermore, they are located in areas that are likely to be cleaved off the BGBP through the mentioned furin, and therefore no longer occur in the mature BGBP. That leads to the assumption that BGBP and dHDL derive from a common precursor protein, caused by gene duplication, or dHDL and BGBP originate from one gene product, which is differently processed. The function of dHDL is still not clear, but dHDL receptor-binding fractions with a molecular mass of 160 kDa could be detected in somatic tissues (muscle, intestine, hepatopancreas, gills and vas deferens) and in oocytes and hemocytes. Thus, it is assumed that dHDL serves as an energy supplier in metabolic active organs and as a storage protein in oocytes. An endocytic uptake could be shown.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2017
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-31055
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	191 S.
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