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Zur spezifischen Interaktion von Sphingolipiden mit Membranproteinen

Haberkant, Per

English Title: Specific interactions of sphingolipids with membrane proteins

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PDF, German
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Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Etablierung einer Methode zur Untersuchung von Protein-Sphingolipid-Interaktionen. In vitro generierte COPI-Vesikel weisen eine im Vergleich zur Donormembran höhere Konzentration der SM-Spezies SM 18:0 auf (Brugger et al. 2000). Die Anreicherung der SM-Spezie könnte auf eine spezifische Protein-Lipid-Interaktion zurückzuführen sein. Bei den Proteinen der p24-Familie handelt es sich um Transmembranproteine, welche ein Teil der Budding-Maschinerie zur Bildung von COPI-Vesikeln sind und in diesen angereichert vorliegen (Stamnes et al. 1995; Sohn et al. 1996). Sie stellen somit potentielle Kandidaten der Lipidsortierung dar. Die zu etablierende Methode sollte Hinweise liefern, ob den Proteinen der p24-Familie eine Funktion bei der durch COPI-Vesikel vermittelten Lipidsortierung zukommt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte ein radioaktives und durch UV-Licht aktivierbares Sphingosin-Derivat - [³H]-D-erythro-photoSph - synthetisiert werden. Markierungsexperimente von Zellen mit dieser Verbindung zeigten, dass dieses wie sein natürliches Analogon Sphingosin von der Zelle aufgenommen und zu photoaktivierbaren Sphingolipiden verstoffwechselt wird. Die radioaktive Markierung des Ceramid Transporters - einem Sphingolipid bindenden Protein - zeigte, dass sich [³H]-D-erythro-photoSph zum Nachweis von Protein-Sphingolipid-Interaktionen eignet. Photoaktivierbares Cholesterin und die photoaktivierbare Stearinsäure 10-ASA in Kombination mit [³H]-Cholin wurden bereits erfolgreich zur Analyse von Protein-Cholesterin bzw. Protein-Phosphatidylcholin-Interaktionen eingesetzt (Thiele et al. 2000). Das hier vorgestellte Sphingosin-Derivat ermöglicht nun auch die Analyse von Protein-Sphingolipid-Interaktionen. Die Methode wurde auf die p24-Proteine p23 und p24 angewandt. Auf diese Weise konnte eine spezifische Interaktion von p24 mit einem Sphingolipid gezeigt werden. Erste Untersuchungen deuten darauf hin, dass es sich um eine Interaktion mit Sphingomyelin handelt. Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass dem p24-Protein p24 eine Rolle bei der Lipidsortierung bzw. der Membranorganisation zukommen könnte.

Translation of abstract (English)

The purpose of this work was to establish a method for investigation of protein-sphingolipid interactions. In vitro generated COPI-vesicles reveal a higher concentration of the sphingomyelin-species SM 18:0 compared to the Golgi membrane from which they were generated (Brugger et al. 2000). The accumulation of this SM-species might be due to a protein-lipid interaction. The proteins of the p24-family are type-I transmembrane proteins. They are a component of the budding machinery needed for COPI-vesicle formation and are enriched in these structures (Stamnes et al. 1995; Sohn et al. 1996). For this reason, they represent potential candidates for lipid sorting. The method which has to be established should give clues, as to whether proteins of the p24-family play a role in lipid sorting mediated by COPI-vesicles. Within the scope of this work, a radioactive and a UV-light-activatable sphingosine derivative - [³H]-D-erythro-photoSph - was synthesized. Labeling experiments of cells with this compound revealed that it is taken up by cells and that it is processed to photoactivatable sphingolipids just like its natural counterpart sphingosine. Radioactive labeling of the ceramide transporter, a sphingolipid binding protein, shows that [³H]-D-erythro-photoSph is a suitable tool for investigation of protein-sphingolipid interactions. Photoactivatable cholesterol and the photoactivatable stearic acid 10-ASA, in combination with [³H]-choline, were already successfully used to analyse protein-cholesterol and protein-phosphatidyl choline interactions (Thiele et al. 2000). The sphingosine derivative presented here allows analysis of protein-sphingolipid interactions as well. The method described here was applied to the p24-family members p23 and p24. In this way a specific interaction of p24 with a sphingolipid could be shown. Initial experiments indicate that the interaction detected is between p24 and sphingomyelin. The knowledge gained from this work reveals a potential role for p24 in lipid sorting, as well as membrane organisation.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Dr. Felix T. Wieland, Prof.
Date of thesis defense: 15. December 2006
Date Deposited: 01. Mar 2007 11:17
Date: 2006
Faculties / Institutes: Service facilities > Heidelberg University Biochemistry Center
Subjects: 570 Life sciences
Uncontrolled Keywords: photoaktivierbare Lipide , Protein-Lipid Interaktionen , p24-Familie , COPI-Vesikelphotoactivatable lipids , protein-lipid interactions , p24-family , COPI vesicles
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