Untersuchungen zum Einfluss des reifen Teils sekretorischer Proteine auf den Proteinimport in das endoplasmatische Retikulum des Säugers

Ein großer Anteil des Proteoms im Säuger wird über das endoplasmatische Retikulum (ER) transportiert. Dieser Transport wird durch eine N-terminale Signalsequenz initiiert, woraufhin die Proteine den Sec61-Kanal passieren und im Lumen des ER glykosyliert werden, falls sie das passende Motiv aufweisen. Die Signalsequenz dient damit als positiver Regulator für die Translokation und ist in aller Regel für einen vollständigen Import ausreichend. Dem entgegen stehen Proteine mit intrinsisch ungeordneten Bereichen innerhalb des reifen Teils. Diese Bereiche dienen als negative Regulatoren und verhindern trotz geeigneter Signalsequenzen einen vollständigen Import in das ER. Für das peroxisomale Protein Pex8 aus Saccharomyces cerevisiae gibt es ebenfalls Hinweise darauf, dass das Protein auch mit einer Signalsequenz nicht vollständig in das ER importiert wird. Dieses Protein besitzt allerdings keine intrinsisch ungeordneten Bereiche.
In dieser Arbeit konnte unter Verwendung eines in vitro Systems gezeigt werden, dass ScPex8 mit der Signalsequenz des Präprolaktins nicht final im ER vorliegt. Der Import wird durch ein Signal hinter der zweiten von insgesamt sieben Glykosylierungsstellen des Proteins behindert, sodass das Protein nicht vollständig glykosyliert wird und in das Cytosol ragt, wo es für eine Protease zugänglich ist. Es konnte gezeigt werden, dass die unvollständige Translokation durch zwei hydrophobe Bereiche ausgelöst wird, die etwa zehn Aminosäuren lang sind. Bei Entfernung der Bereiche zeigt sich, dass weitere Glykosylierungsstellen genutzt werden können. Außerdem ist nun ein Proteaseschutz zu beobachten. Das Protein wird also ohne die hydrophoben Abschnitte vollständig importiert.
Die Hemmung des Importes durch die hydrophoben Bereiche ist nicht spezifisch für Pex8, sondern lässt sich auf eine Chimäre aus dem Hefeprotein Präpro-α-Faktor und der Signalsequenz des Säugerproteins Präprolaktin übertragen. Die Chimäre mit den hydrophoben Bereichen wird weniger effizient glykosyliert und importiert.
Die identifizierten Bereiche verhindern aufgrund ihrer Länge und Hydrophobizität eine eindeutige Einordnung durch das Translokon, ob das Protein löslich oder als Transmembranprotein vorliegt. Der Sec61-Komplex kann die Proteine aufgrund des uneindeutigen Signales nicht zuordnen, weshalb die Translokation verlangsamt wird. Der Signalsequenz, die den Transport in das ER auslöst und damit als positiver Regulator dient, steht mit den hydrophoben Bereichen ein bislang unbekannter negativer Regulator entgegen. Dieser sorgt vermutlich dafür, dass nicht eindeutig klassifizierbare Proteine in das ER gelangen.