Glyceryl Ether Monooxygenase

Glyceryl-Ether Monooxygenase ist ein Enzym, das Etherlipide in Glycerol und den entsprechenden Aldehyd spaltet. Es ist bekannt, dass das Enzym den Kofaktor Tetrahydrobiopterin benötigt, und dass es im Körper in vielen Geweben nachweisbar ist, wobei die höchste Aktivität in der Leber gefunden wurde. Etherlipide sind als Membranbestandteile und als Signalmoleküle bekannt. Tetrahydrobiopterin ist eine den Vitaminen Folsäure und Riboflavin ähnliche Verbindung, die Säugetiere, den Menschen eingeschlossen, biosynthetisch herstellen können. Obwohl Glyceryl Ether Monooxygenase Aktivität von mehreren, unabhängigen Forschergruppen nachgewiesen werden konnte, ist keine Sequenz des Enzymes bekannt, sodass man es auch in den schon fast vollständigen Genomen von Mensch und Säugetieren nicht zuordnen kann. Ebenso unbekannt ist die physiologische Rolle dieses Enzyms. Ziel des vorliegenden Projektes ist es nun, der Glyceryl-Ether Monooxygenase eine Sequenz zuzuordnen, und diese Information dazu zu verwenden, die Biochemie, die physiologische Rolle und, möglicherweise, auch eine Zuordnung einer beobachteten, aber bisher molekular noch nicht erklärbaren Krankheitsassoziation zu finden. Dazu planen wir, die Glyceryl Ether Monooxygenase in Ihrer aktiven Form zu reinigen und zu sequenzieren. Um eine erfolgreiche Enzymreinigung zu gewährleisten, haben wir einen neuartigen, schnellen und sensitiven Enzymtest für Glyceryl-Ether Monooxygenase entwickelt, für den wir ein fluoreszierendes Substrat verwenden, das uns freundlicherweise von Albin Hermetter, Technische Universität Graz, ausgewählt und zur Verfügung gestellt wurde. Um die physiologische Rolle von Glyceryl Ether Monooxygenase zu studieren, wollen wir Mäuse, in welchen wir eine gezielte Mutation in dem entsprechenden Genabschnitt einführen, studieren. In kultivierten Zellen planen wir die Expression des Genes zu steigern oder zu unterdrücken, und die daraus entstehenden physiologischen Konsequenzen zu beobachten. Um Struktur-Funktionsbeziehungen dieses noch unerforschten Enzymes mit besonderem Augenmerk auf der Rolle des Tetrahydrobiopterin untersuchen zu können, planen wir große Mengen des Proteines mit rekombinanten Techniken herzustellen.

Ziel des Projektes 19764 war es, dem einzigen bekannten Enzym, das eine beistimmte Klasse von Fetten, die Glyceryl Ether Lipide, spaltet, eine Sequenz zuzuordnen. Mit Hilfe einer Kombination von bioinformatischen Datenbanksuchen und Methoden der molekularen Zellbiologie ist es uns gelungen, dieses seit fast 50 Jahren bestehende Problem zu lösen. Als Ergebnis der Säugetiergenomprojekte wurden tausende neue Proteine vorhergesagt, deren Funktion noch unbekannt war. Unsere Ergebnisse ordnen einem dieser Proteine eine Funktion zu und ergänzen damit unser Wissen über die funktionelle Bedeutung der Genomsequenzen. Darüber hinaus ermöglicht die Sequenzzuordnung nun die Erforschung der physiologischen Rolle der Glyceryl Ether Monooxygenase mit der ganzen Vielfalt moderner molekularbiologischer Methoden. Triacylglycerole (sogenannte Triglyceride) gehören zur Fettklasse der Glycerylester, die im Körper wichtige Rollen als Energiespeicher, Membranbestandteile und Signalmoleküle spielen. In Glyceryl Ether Lipiden sind die Kohlenwasserstoffketten mit einer Ether- statt mit einer Esterbindung and Glycerin gekoppelt. Glyceryl Ether Lipide sind ebenso vielfältig und verbreitet wie die wesentlich besser erforschten Glyceryl Ester Lipide. Es aber bereits bekannt, dass Glyceryl Ether Lipide für Signalübertragung, Entzündungsreaktionen, Spermienentwicklung und für den Schutz des Auges vor Katarakt Bedeutung haben. Glyceryl Ether Monooxygenase ist das einzige bekannte Enzym, das Glyceryl Ether Lipide abbaut. Es hat möglicherweise eine wichtige physiologische in der Regulation der Konzentration dieser Fette im Körper. Die Sequenz dieses Enzyms war lange unbekannt, da es sehr unbeständig ist und sich daher nicht aus Geweben isolieren lässt. Wir entwickelten eine neue Bestimmungsmethode für das Enzym, die kleinste Mengen der Glyceryl Ether Monooxygenase Aktivität nachweisen kann. Dadurch können wir in Zellen, in die Kandidatengene eingebracht werden, die Aktivität nachweisen. Mit Datenbanksuchen wählten wir 10 Gene von etwa 20.000 bekannten Säugetiergenen als Kandidaten aus, und tatsächlich erzeugt eines dieser zehn Gene in den Zellen die Glyceryl Ether Monooxygenase Aktivität. Glyceryl Ether Monoxygenase ist eine von fünf Enzymreaktionen die Tetrahydrobiopterin benötigen. Tetrahydrobiopterin ist ein Stoff mit Ähnlichkeit zu den Vitaminen Riboflavin und Folsäure. Im Gegensatz zu diesen beiden Vitaminen wird Tetrahydrobiopterin jedoch vom Körper selbst gebildet und muss nicht mit der Nahrung aufgenommen werden. Unsere Ergebnisse ermöglichen nun die systematische Erforschung des Effektes von Tetrahydrobiopterin auf den Ether Lipid Stoffwechsel. Die Sequenzzuordnung kennzeichnet Glyceryl Ether Monooxygenase als eigenständige, dritte Klasse der Tetrahydrobiopterin-abhängigen Enzyme.