Parkin-mediated ubiquitination and Parkinson's disease: Role of ubiquitin-conjugating enzymes (E2s) and ubiquitin-interacting motif (UIM)-containing proteins

Mutationen im Parkin-Protein verursachen eine Form der Parkinson-Krankheit. Parkin fungiert als eine E3-Ligase in der Ubiquitinierung, wodurch Ubiquitin (ub) an Lysin-Restedes Zielproteins konjugiert wird. Die Ubiquitinierung hat in Abhängigkeit von den Verbindungen der ubs untereinander unterschiedliche physiologische Auswirkungen auf dasjeweilige Substrat (Degradation durch das Proteasom, Endozytose, Modulation der Transkription, etc.). Die Art der Ubiquitinierung durch Parkin ist abhängig von dessen Partner- ub-konjugierender (E2) Enzyme und anderer Interaktoren. Im beantragten Projekt führen wir eine systematische Evaluierung aller Gehirn-exprimierter E2-Enzyme auf deren mögliche Interaktion mit Parkin durch und bestimmen die jeweilige Ubiquitinierungsart. Wir werden die Rolle von UIM (ub-Interaktionsmotive enthaltenden) Proteinen in der Verhinderung der Formierung uneinheitlich verbundener Ubiquitinketten durch bestimmte E2-Parkin-Paareuntersuchen, die den Abbau durch das Proteasom verhindern könnten. Die Ergebnisse unserer Untersuchungen werden es ermöglichen festzustellen, wie spezifische nicht-synonyme Mutationen in funktionellen Domänen von Parkin seine Ligase-Aktivität verändern. Durch die Identifizierung der Art der ub-Kette, die durch spezifische E2-Parkin-Paare zusammen mit UIM-Proteinen an die Substrate konjugiert wird, wird es gelingen, die diesen Interaktionenzugrunde liegenden zellulären Reaktionswege zu prognostizieren und die Rolle von Parkin in seiner normalen und pathologischen Funktion besser zu verstehen.