Refine
Keywords
- allergen (1) (remove)
-
Struktur, Funktion und Allergenität Bet v 1-homologer Proteine: Das Allergen Gly m 4 und das Enzym Norcoclaurin-Synthase
(2009)
- In Nord- und Mitteleuropa wird ein beträchtlicher Teil der Pollen- und Nahrungsmittelallergien bei Erwachsenen durch allergene Proteine aus der Bet v 1-Familie ausgelöst, die nach dem Hauptbirkenpollenallergen benannt ist. Die Bet v 1-Familie wird in die Klasse 10 der pathogenesis-related proteins (PR10-Proteine) eingeordnet. Die PR10-Proteine spielen eine Rolle im „Immunsystem“ der Pflanze, wobei die genaue physiologische Funktion dieser Proteine bis heute nicht bestimmt werden konnte. Die strukturelle Untersuchung der Mitglieder der Bet v 1-Familie kann nicht nur neue Erkenntnisse bezüglich ihrer physiologischen Funktion erbringen, sondern stellt auch eine wichtige Voraussetzung für die Herstellung hypoallergener Proteinvarianten zur Verwendung in der Immuntherapie dar. Bisher konnten die Strukturen dreier verschiedener Bet v 1-Allergene gelöst werden, die alle die typische Bet v 1-Faltungstopologie aufweisen: ein siebensträngiges, antiparalleles beta-Faltblatt und zwei kurze V-förmig angeordnete alpha-Helices, die zusammen mit einer langen C-terminalen alpha-Helix einen hydrophoben Hohlraum umschließen. Die in dieser Arbeit mittels magnetischer Kernspinresonanz-(NMR-)Spektroskopie im Detail bestimmte Struktur des Bet v 1-Homologs Gly m 4 aus der als Nahrungsmittelzusatz verwendeten Sojabohne gehört ebenfalls diesem Faltungstyp an. In einigen strukturellen Einzelheiten aber zeigt Gly m 4 größere Ähnlichkeit zu drei PR10-Proteinen aus der gelben Lupine als zu Bet v 1. Die Ergänzung der gewonnenen strukturellen Informationen durch immunologische Daten ermöglichte die Lokalisierung von vier potentiellen kreuzreaktiven IgE-Epitopen auf der Oberfläche von Gly m 4, welche die molekulare Grundlage für Kreuzallergien auf Birkenpollen und Sojaprodukte darstellen. Auch die enzymatisch aktiven (S)-Norcoclaurin-Synthasen (NCS) zeigen Sequenzähnlich-keiten mit Bet v 1, jedoch in wesentlich geringerem Maße als die „klassischen“ Bet v 1-Allergene. Im Rahmen dieser Arbeit konnte durch Kombination von Circulardichroismus- und NMR-Spektroskopie mit der Methode der Homologiemodellierung ein semi-experimentelles Strukturmodell der NCS aus der Alkaloid-produzierenden Pflanze Thalictrum flavum konstruiert werden. Anhand dieses Modells konnte gezeigt werden, dass auch die NCS die typische Bet v 1-Faltungstopologie aufweist, wobei jedoch die C-terminale alpha-Helix in drei Abschnitte unterteilt ist. Erst kürzlich wurde das Modell weitgehend durch die Kristallstruktur des Proteins bestätigt. Die NCS ist somit ein echtes Mitglied der Bet v 1-Superfamilie, in der sie im Hinblick auf ihre bekannte physiologische Funktion eine Ausnahme darstellt. Sie katalysiert einen wichtigen Schritt in der Synthese pharmakologisch aktiver Sekundärmetabolite, die Kondensation von 4-Hydroxyphenylacetaldehyd und Dopamin zu (S)-Norcoclaurin. Anhand von NMR-Titrationsexperimenten mit Substrat bzw. Substratanalogon und Untersuchung des Oligomerisierungszustands in An- und Abwesenheit der Substrate konnten erste Einblicke in das aktive Zentrum des Enzyms und dessen Reaktionsmechanismus gewonnen werden. Aktivitätstests mit Bet v 1 zeigten, dass das Hauptbirkenpollenallergen hingegen nicht in der Lage ist, die NCS-Reaktion zu katalysieren. Bezüglich des Nutzens der NCS für die Erforschung kreuzreaktiver Epitope stellt das Enzym aufgrund seiner im Zuge dieser Arbeit ermittelten strukturellen und immunologischen Eigenschaften einen interessanten Kandidaten für das sogenannte Epitope grafting dar. Ziel dieser Methode ist es, eine bestimmte Bindungsstelle eines Proteins auf ein anderes Protein zu übertragen. In diesem Fall soll mit dem Ziel der detaillierten Charakterisierung der Antikörper-Bindungsstelle ein potentielles IgE-Epitop von Bet v 1 auf die strukturell sehr ähnliche, aber kaum kreuzreaktive NCS übertragen werden.
