Universität zu Köln

Die Sulfhydryl-Oxidase „Augmenter of liver regeneration” (ALR, z. dt. Erhöher der Leberregeneration) ist bekannt für ihre Funktion im sogenannten „Disulfide Relay“, einem Importweg für mitochondriale Proteine mit konservierten Cysteinen, die den Intermembranraum erreichen sollen. Dabei reoxidiert ALR die Oxidoreduktase MIA40 durch einen Thiol-Disulfid Übertragungsmechanismus und schleust die bei dieser Reaktion frei gewordenen Elektronen in die Atmungskette ein. Eine andere Funktion ALRs war bisher nicht bekannt. In dieser Arbeit konnte jedoch gezeigt werden, dass ALR Funktionen besitzt, die über die Rolle für den „Disulfide Relay“ hinausgehen, indem mindestens sechs neue Interaktionspartner von ALR identifiziert wurden. Die Interaktion mit einem dieser neu identifizierten Interaktoren, Coproporphyrinogen Oxidase CPOX, wurde detaillierter charakterisiert. CPOX enthält konservierte Cysteine und ist wie ALR im Intermembranraum der Mitochondrien lokalisiert. Dort katalysiert es den drittletzten Schritt der Häm Biosynthese. Es konnte festgestellt werden, dass CPOX mit ALR über ausgewählte Cysteine interagiert und dabei mindestens eine Disulfidbrücke erlangt. Auf der Suche nach dem Zweck dieser ALR-CPOX Interaktion und nach der Relevanz der Disulfidbrücke für CPOX wurde entdeckt, dass CPOX während seiner Maturierung einer mehrstufigen Prozessierung unterzogen und dabei viermal geschnitten wird. Es kann angenommen werden, dass der erste Schnitt durch die Matrixmetalloprotease MPP vollzogen wird, während experimentell bewiesen werden konnte, dass der Innenmembran-Protease-Komplex IMMP1/2 für den dritten Schnitt verantwortlich ist, nach welchem CPOX in den Intermembranraum entlassen wird. Es konnte außerdem festgestellt werden, dass die Schnitteffizienz des IMMP1/2 Komplexes abhängig von der Präsenz der Disulfidbrücke zwischen den CPOX Cysteinen C304 und C357 ist. Zusätzlich benötigt CPOX diese Disulfidbrücke auch zur Stabilisierung im mitochondrialen Intermembranraum und um Aggregation zu verhindern. Zuletzt zeigen die Daten, welche im Laufe der hier präsentierten Arbeit generiert wurden, dass die Funktion cytosolischer Varianten von CPOX, inklusive des aus der Hefe stammenden CPOX Homologes Hem13, komplett unabhängig von Cysteinen ist, da diese Varianten nicht prozessiert werden müssen. Allerdings führt die cytosolische Lokalisation dieser Proteine zur Akkumulation des potenziell toxischen CPOX Produktes Protoporphyrinogen IX.

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