Funktionelle Untersuchungen der Auswirkung von Mutationen auf das humane Kupfertransportprotein ATP7B (Wilson ATPase)

• Main Author: Kühne, Angelika
• Other Authors: Universitätsklinikum Leipzig, Klinik und Poliklinik für Gastroenterologie und Rheumatologie
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Leipzig 2013
• Subjects: Morbus Wilson; ATP7B; Kupfer; Wilson disease; copper; ddc:610
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-102080; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-102080; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/10208/Dissertation%20A.%20K%C3%BChne.pdf

Das Schwermetall Kupfer ist von essentieller Bedeutung für zahlreiche zelluläre Funktionen. Aufgrund seines Redoxpotentials muss die Kupferhomöostase im Organismus eng reguliert werden. Die Schlüsselrolle spielt dabei das Kupfertransportprotein ATP7B (Wilson ATPase) in der Leber. Ein Funktionsverlust dieses Proteins wird in der autosomal-rezessiv vererbten Erkrankung Morbus Wilson deutlich. Der Kupfertransportdefekt der Hepatozyten führt zu einer Kupferüberladung in der Leber mit nachfolgender Schädigung. Ferner kommt es zu einer Kupferakkumulation im Zentralnervensystem mit neurologischen Störungen. Das bei der Erkrankung betroffene Gen ATP7B wurde 1993 kloniert. Bis heute sind über 500 krankheitsverursachende Genmutationen entdeckt worden. Eine Schlüsselfunktion dieser Enzymgruppe ist die katalytische Phosphorylierung. Die Auswirkungen von Mutationen auf die Funktion des Proteins sind jedoch nur unzureichend verstanden. ATP7B kann mit Hilfe des Baculovirusexpressionssystems hergestellt und anschließend proteinbiochemischen Untersuchungen unterzogen werden. In dieser experimentellen Arbeit wurde untersucht, ob Punktmutationen diesen Phosphorylierungsmechanismus von ATP7B beeinflussen. Dafür wurden, neben dem Wildtyp-Protein, 25 patientenspezifische und eine noch nicht beim Menschen beobachtete Mutation der Phosphorylierungsstelle D1027A als Negativkontrolle generiert und die katalytische Aktivität in einem Phosphorylierungsassay untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass bestimmte Punktmutationen zum Funktionsverlust von ATP7B führen. Als weiterer Mechanismus der Mutationswirkung wurde, neben der Inaktivierung von ATP7B, die Hyperphosphorylierung entdeckt. Die biochemische Charakterisierung dieser Mutationen führt zu einem tieferen Verständnis in der Pathophysiologie des Morbus Wilson und ebnet den Weg für detaillierte Untersuchungen der Genotyp-Phänotyp-Korrelation sowie für innovative Diagnostik- und Therapiestrategien.