Charakterisierung der Calmodulin/bMunc13-2-Interaktion mit massenspektrometrischen Methoden

Abstract

Munc13-Proteine sind essentiell für die synaptische Signalweiterleitung und werden durch Diacylglycerol, Calcium oder das calciumbindende Protein Calmodulin (CaM), ein ubiquitäres Protein mit über 300 Interaktionspartnern, reguliert. CaM erkennt hierbei spezifische Bindemotive in Munc13. Diese Arbeit fokussiert sich auf die Interaktion von CaM und der im Gehirn lokalisierten Munc13-Isoform bMunc13-2. Die zentrale Methode zur Aufklärung des CaM/bMunc13-2-Komplexes war die chemische Vernetzung mit anschließender massenspektrometrischer Analyse zur Ableitung von Distanzbeschränkungen, welche der bioinformatischen Modellierung der Proteininteraktion dienten. Ebenso erfolgten weitere massenspektrometrische und biochemische Untersuchungen zur Aufklärung der CaM/bMunc13-2-Interaktion. Die Ergebnisse zeigten ein verändertes CaM-Bindemotiv in bMunc13-2 im Vergleich zu den Isoformen Munc13-1, ubMunc13-2 und Munc13-3, welches keinem bisher bekannten CaM-Bindemotiv zugeordnet werden konnte. Die Interaktion von CaM und bMunc13-2 scheint somit einzigartig in der Munc13-Familie zu sein und ein neues CaM-Bindemotiv aufzuweisen.

Munc13 proteins are essential for synaptic signal transmission. They are regulated by diacylglycerol, calcium or calmodulin (CaM), a ubiquitous calcium-binding protein interacting with more than 300 proteins. The binding of CaM occurs at specific CaM binding motifs within the Munc13 proteins. This work focusses on the interaction between CaM and the brain located isoform bMunc13-2, which was mainly analyzed by chemical cross-linking combined with mass spectrometry to obtain distance information for computational modelling. Besides, biochemical and mass spectrometric methods were applied to gain comparative information on the CaM/bMunc13-2 interaction. The results showed that bMunc13-2 comprises a so far unknown CaM binding motif which differs exhaustively from the remaining isoforms Munc13-1, ubMunc13-2 und Munc13-3. Therefore, the interaction between CaM and bMunc13-2 seems to be unique within the Munc13 family and based on a new CaM binding motif.