Charakterisierung zytosolischer 5'-Nukleotidasen aus Mensch und Drosophila melanogaster

Abstract

Innerhalb dieser Arbeit wurden zytosolische 5'-Nukleotidasen untersucht, Enzyme des Nukleotidstoffwechsels. Diese Enzyme katalysieren die Dephosphorylierung von 5'-Nukleosidmonophosphaten. Im Fokus stand die Charakterisierung einer erst kürzlich entdeckten 5'-Nukleotidase (DmcN3B) aus D. melanogaster, die neben Pyrimidinnukleotiden auch ein modifiziertes 5'-NMP als Substrat umsetzte, nämlich m7GMP. Auch die humanen Homologen cN3A und cN3B wurden charakterisiert und es wurde festgestellt, dass beide humanen Enzyme auch m7GMP umsetzen können. Zur Klärung dieses Sachverhaltes wurde die Struktur der DmcN3B mit Produkten der Reaktion gelöst. Durch diese Strukturen konnte gezeigt werden, warum die DmcN3B sowohl Pyrimidine als auch m7GMP umsetzen kann. Die physiologische Funktion dieses Enzyms wurde durch knockout-Studien in D. melanogaster untersucht. Dabei wurde ein embryonaler Arrestphänotyp festgestellt, der eine regulative Funktion der 5'-Nukleotidase im Nukleotidstoffwechsel nahelegt.

In this work cytosolic 5' Nucleotidases haven been studied, enzymes of the nucleotide metabolism. Those enzymes catalyze the dephosphorylation of 5' nucleoside monophosphates. In the focus was the characterisation of a newly discovered 5' Nucleotidase (DmcN3B) from D. melanogaster which can dephosphorylate next to pyrimidine nucleotides also the modified nucleotide m7GMP. The human homologs cN3A and cN3B have also been studied and it was shown that both of them were able to accept m7GMP as a substrate. To clarify the substrate specificity the structure of DmcN3B together with different products of the reaction has been solved. Thereby it could be shown why the DmcN3B can accept pyrimidine as well as a purine nucleotide as a substrate. The physiological function of this enzyme was investigated by knockout studies in D. melanogaster. An embryonic arrest phenotype and broader disturbances in the nucleotide pool suggest a regulatory function of the DmcN3B in the nucleotide metabolism.