Strukturelle Charakterisierung der retinalen Guanylatzyklase 1

Abstract

Die retinale Guanylatzyklase (ROS-GC1) ist ein essentieller Bestandteil der Phototransduktion. Für die Signalweiterleitung produziert ROS-GC1 cGMP im Außensegment der Stäbchen, um das Auge an die unterschiedlichen Lichtverhältnisse anzupassen. Hierzu wird ROS-GC1 intrazellulär und Calcium-abhängig durch die Guanylatzyklase-aktivierenden Proteine 1 und 2 (GCAP-1/-2) reguliert. Mutationen im GUCY2D-Gen der ROS-GC1 können retinale Dysfunktionen hervorrufen, die die Sehfähigkeit beeinträchtigen. In dieser Arbeit wurde die ROS-GC1 strukturell untersucht und ihre Interaktion mit GCAP-2 analysiert. Schwerpunkt-mäßig wurde als Methode die chemische Vernetzung mit einer nachfolgenden massenspektro-metrischen Analyse eingesetzt. Die hierdurch erhaltenen Distanzinformationen konnten zur Generierung eines computerbasierten Proteinstrukturmodells der ROS-GC1 verwendet werden. Zusätzlich konnte die GCAP-2-Binderegion in ROS-GC1 umfassend strukturell und biophysikalisch charakterisiert werden.

The retinal guanylate cyclase (ROS-GC1) is an essential component of phototransduction. For signal transmission, ROS-GC1 produces cGMP in the outer segment of the rods for adapting the eyes to the respective light conditions. For this purpose, the ROS-GC1 is regulated by the guanylate cyclase-activating proteins 1 and 2 (GCAP-1 / -2) on the intracellular site and in a calcium-dependent manner. Mutations in the GUCY2D gene encoding the ROS-GC1 can cause retinal dysfunction that can lead to impairment of vision. In this work, the 3D-structure of ROS-GC1 was investigated as well as its interaction with GCAP-2 was analyzed. The method mainly used was chemical cross-linking combined with mass spectrometry. This distance information obtained could be used for computational modelling of the ROS-GC1. In addition, a structural and biophysical characterization of the GCAP-2 binding region in ROS-GC1 was performed.