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II.5 Transglutaminasen
Transglutaminasen katalysieren die posttranslationale Modifikation von Proteinen durch
Transglutaminierung. Dabei werden niedermolekulare primäre Amine wie Spermin,
Spermidin oder Putreszin an Substratproteine angehängt, oder zwei Substratproteine werden
miteinander verknüpft („cross-linking“). Die Transglutaminierungsreaktion ist eine
Acyltransfer-Reaktion, bei der der Glutaminrest eines Proteins den Acylakzeptor und ein
primäres Amin oder der Lysinrest eines Polypeptids bzw. Proteins den Acyldonor darstellt. Je
nachdem, ob der Acyldonor ein niedermolekulares primäres Amin oder die ε-Aminogruppe
eines Peptidyllysins ist, entsteht durch die Transglutaminierung entweder eine γ-glutamyl-
Bindung oder eine ε(γ-glutamyl)lysin-Bindung (Griffin, 2002). Diese Bindungen sind
resistent gegen Proteasen und machen das durch Transglutaminasen modifizierte Gewebe
stabiler gegenüber chemischem, enzymatischem und physikalischem Abbau (Griffin, 2002;
Greenberg, 1991). Die Substratspezifität der Transglutaminasen ist im Allgemeinen
gegenüber dem Acyldonor-Lysin geringer als gegenüber dem Acylakzeptor-Glutamin
(Grootjans, 1995). Bei fehlendem Kosubstrat und in saurem Milieu sind Transglutaminasen in
der Lage, die Deamidierung des Substrates zu katalysieren (Schmidt, 1998).
Gewebstransglutaminase
Die Gewebstransglutaminase (tTG) ist eine von acht bisher bekannten Transglutaminasen des
Säugetierorganismus. Das monomere, globuläre Protein von 85 kDa weist vier Domänen auf
und wird durch Ca
2+
und GTP/GDP reguliert. Die Bindung von Ca
2+
löst eine
Konformationsänderung aus, die dazu führt, dass das enzymatische Zentrum in Domäne 2 für
Substrate zugängig wird. GTP-Bindung wirkt dieser Aktivierung entgegen. Die
Transglutaminierungsreaktion wird im aktiven Zentrum mit Hilfe der Aminosäuren Cystein
277, Histidin 335 und Aspartat 358 katalysiert (Griffin, 2002).
Die Gewebstransglutaminase kommt im menschlichen Organismus in Gefäßendothelzellen,
glatten Muskelzellen, mesangialen Zellen und anderen organspezifischen Zellen vor
(Greenberg, 1991). Unter physiologischen Bedingungen wirkt die Gewebstransglutaminase
sowohl an intrazellulären als auch an extrazellulären Prozessen mit. Zu den Prozessen, an
denen die extrazelluläre Matrix beteiligt ist, zählen die Zellmigration (Balklava, 2002), die
Zelladhäsion (Akimov, 2001) und die Gewebsstabilisierung durch Verknüpfung
extrazellulärer Proteine (Aeschlimann, 2000). Zu den intrazellulären Prozessen gehören
Apoptose (Boehm, 2002; Fesus, 2005) und Signaltransduktion (Singh 2001, Singh, 2003). Bei
Apoptose oder Zellschädigung verknüpft die Gewebstransglutaminase intrazelluläre Proteine,
so dass die Zelle stabilisiert und der Verlust von intrazellulärem Material verhindert wird
(30 pages)
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