Universität zu Köln

Pacharra, Sandra (2013). Identification and Characterization of O-mannosylated Proteins. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

In mammals the O-mannosylation is a rare protein modification found only on proteins from muscles, brain and peripheral nerves. Although increased levels were detected in brain tissue only a few proteins have been identified to carry O mannosyl glycans so far. However, their O-mannosylation does not account for the high amount present in brain. In humans defects in the O-mannosylation pathway lead to severe malformations of muscles, eyes and brain revealing the importance of this modification. The pathogenic mechanism of these diseases, called dystroglycanopathies, was only analyzed for α-dystroglycan in more detail whose defective glycosylation can explain the muscle but not the brain phenotype. In this work new O-mannosylated proteins were identified in mammalian brain using an unbiased proteomics approach. Neurofascin isoform 186 from mouse brain was shown to carry O-mannosyl glycans as well as the lecticans brevican, neurocan and versican from murine and bovine brain. Thus, the O-mannosylation was shown to be similar among different mammalian species. Since the lecticans are highly expressed in brain, finally the high amount of O-mannosylation in brain can be explained. In addition, new insights into the pathogenic mechanism of dystroglycanopathies were gained. Because neurofascin and the lecticans play important roles in the stabilization of the extracellular matrix around neurons and in the establishment of specialized microdomains impairment of their functions by a defective O mannosylation might explain the brain-specific symptoms.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Identifizierung und Charakterisierung O-mannosylierter Proteine German
Translated abstract:	Abstract Language Die O-Mannosylierung stellt in Säugetieren eine seltene Proteinmodifikation dar, welche bisher nur auf Proteinen aus Muskeln, Gehirn und peripherem Nervengewebe gefunden wurde. Obwohl im Gehirn größere Mengen der O-Mannoseglykane nachgewiesen wurden, konnten bisher nur wenige O-mannosylierte Proteine identifiziert werden. Deren O-Mannose-Modifikation kann den hohen Anteil im Gehirn nicht erklären. Im Menschen führen Fehler in der Biosynthese der O-Mannosylierung zu schwerwiegenden Fehlbildungen der Muskeln, der Augen und des Gehirns, was die Wichtigkeit dieser Modifizierung verdeutlicht. Der genaue Krankheits-mechanismus, welcher den Dystroglykanopathien zugrunde liegt, wurde bisher nur anhand von α-Dystroglykan näher untersucht. Dessen fehlerhafte Glykosylierung kann den Muskel- nicht aber den Gehirn-Phänotyp erklären. In der vorliegenden Arbeit wurden mittels eines unvoreingenommenen Proteinfraktionierungsverfahrens weitere O-mannosylierte Proteine aus Säugetiergehirn identifiziert. Dabei wurde die O-Mannosylierung sowohl auf der Neurofaszin-Spleißvariante 186 aus Maushirn als auch auf den Lektikanen Brevikan, Neurokan und Versikan aus Maus- bzw. Rinderhirn gefunden. Auf diese Weise konnte gezeigt werden, dass die O-Mannose-Modifikation sich in den verschiedenen Säugetieren ähnelt. Da die Lektikane im Gehirn in großen Mengen exprimiert werden, kann mit deren Modifikation nun auch der insgesamt hohe Anteil der O Mannose-Glykane im Gehirn erklärt werden. Außerdem konnten neue Einblicke in den Mechanismus gewonnen werden, welcher den Dystroglykanopathien zugrunde liegt. Da Neurofaszin und die Lektikane wichtige Funktionen in der Stabilisierung der extrazellulären Matrix rund um Neuronen und in der Etablierung spezialisierter Mikrodomänen spielen könnte eine Beeinträchtigung ihrer Funktion durch eine fehlende O-Mannosylierung die Gehirn-spezifischen Krankheitssymptome erklären. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Pacharra, Sandra s.pacharra@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-51876
Date:	March 2013
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Medicine > Biochemie > Institut II für Biochemie
Subjects:	Life sciences Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language O-mannosylation; neurofascin; lecticans; dystroglycanopathies; glycoproteomics English O-Mannosylierung; Neurofascin; Lecticane; Dystroglykanopathien; Glykoproteomik German
Date of oral exam:	17 May 2013
Referee:	Name Academic Title Paulsson, Mats Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5187