Vergleichende Charakterisierung der humanen Calcineurin-Isoformen

Abstract

Calcineurin, eine Calcium/Calmodulin-abhängige Serin/Threonin-Proteinphosphatase, ist in wichtige Signalübertragungswege involviert, welche die Entwicklung und Funktion von Immun-, Nerven-, Kardiovaskular- und Muskelskelettsystemen steuern. Im humanen Genom sind drei Isoformen der katalytischen Untereinheit des Calcineurin kodiert, welche mit der regulatorischen Untereinheit Calcineurin B Heterodimere bilden. Obwohl die physiologische Rolle von Calcineurin bereits intensiv untersucht wurde, ist bisher wenig über die spezifischen Funktionen der einzelnen Isoformen von Calcineurin A bekannt. In dieser Arbeit konnten zum ersten Mal die drei humanen Calcineurin A-Isoformen α, β und γ zusammen mit Calcineurin B als Holoenzyme exprimiert und gereinigt werden. Die Dephosphorylierung von fünf Calcineurin-Substraten zeigte in vergleichenden kinetischen Analysen, dass die verschiedenen katalytischen Isoformen die Substratspezifität beeinflussen. Weiterhin wies Calcineurin β für alle getesteten Substrate jeweils die höchste Substrataffinität auf. Die enzymatische Charakterisierung einer N-terminal verkürzten Variante des Calcineurin β ergab, dass die Polyprolin-Sequenz im N-terminalen Bereich dieser Isoform an der Substraterkennung beteiligt ist. Da alle drei Calcineurin-Isoformen cytoplasmatisch lokalisiert sind und von allen getesteten humanen Zelllinien exprimiert werden, können die unterschiedlichen Substratspezifitäten Hinweise auf Isoform-spezifische physiologische Funktionen liefern.