Charakterisierung der PMT4-Subfamilie

Pmt4p, der einzige Vertreter der PMT4-Subfamilie in S. cerevisiae, konnte in keinem der oben charakterisierten Proteinkomplexe nachgewiesen werden. Der Versuch einzelne Mannosyltransferasen über eine Immunpräzipitation von Pmt4p (mit Pmt4p-spezifischen Antikörpern) anzureichern, führte ebenfalls zu keinem Ergebnis (Daten nicht gezeigt). Aus diesem Grund sollte auch hier geprüft werden, ob Pmt4p Wechselwirkungen mit anderen Proteinen eingehen kann.

116 97 66 kDa

WT pmt6

1 2 3 4 5

205

100 0 50 100 200 µM OPA

*

Pmt6p 116

97 66 kDa

WT pmt6

1 2 3 4 5

205

100 0 50 100 200 µM OPA

*

Pmt6p

3.1.3.1 Nachweis hochmolekularer Pmt4p-Komplexe

NP40-Extrakte vom Wildtyp und pmt1-6 Mutanten wurden wie oben beschrieben elektrophoretisch auf einem Blaugel aufgetrennt und über Western Blot mit anti-Pmt4p Antikörpern analysiert. Im Gegensatz zu den Mitgliedern der PMT1- und PMT2-Subfamilien, konnten hier drei Pmt4p-spezifische Banden detektiert werden (Abb. 3-11 A, Spuren 1 – 4 und 6 – 7). Interessant ist auch, dass die Pmt4p-Komplexe ein völlig anderes apparentes Laufverhalten als die restlichen Mannosyltransferasen zeigten. Da die Proteinkomplexe jedoch nicht nach dem Molekulargewicht auftrennen, ist eine Aussage über die tatsächliche Größe der Komplexe nicht möglich. Das Fehlen einzelner Mannosyltransferasen wirkte sich auf die Pmt4p-Komplexbildung nicht negativ aus (Abb.

3-11 A, Spuren 1 – 4 und 6 – 7), was die bisherigen Ergebnisse bestätigte.

Abb. 3-11 Nachweis von Pmt4p-Komplexen über BN-PAGE und chemische Quervernetzung.

(A) BN-PAGE. NP40-Extrakte (40 µg Protein) vom WT und pmt1-6 Mutanten wurden auf einem 4 – 13 % Nativgel aufgetrennt und der Western Blot mit anti-Pmt4p Antikörpern inkubiert. Pmt4p-spezifische Banden sind mit Pfeilen markiert. (B) Chemische Quervernetzung. Der Hefestamm pmt4 wurde mit dem Vektor pRS423 (pmt4) und dem Plasmid pJK4-B1 (PMT4^FLAG) transformiert. Die isolierten Membranen wurden mit 0, 25, 50, 75 und 100 µM OPA inkubiert, über ein 8 % SDS-Polyacrylamidgel aufgetrennt und im Immunoblot mit anti-Pmt4p Antikörpern analysiert. Pmt4p Komplexe sind mit Pfeilen markiert.

Zusätzlich konnten Pmt4p-Komplexe bei der chemischen Quervernetzung mit OPA nachgewiesen werden. Für diesen Zweck wurden vier FLAG-Epitope C-terminal an Pmt4p fusioniert, dieses Fusionsprotein in einer pmt4 Mutante exprimiert und Membranen isoliert.

Die Funktionalität des Fusionsproteins konnte durch die Komplementation des temperatursensitiven Phänotyps einer pmt1pmt4 Mutante bestätigt werden (Daten nicht gezeigt). Die Quervernetzung der Membranproteine erfolgte mit 25 – 100 µM OPA. Die Reaktionsansätze wurden auf einem 8 % SDS-Gel elektrophoretisch aufgetrennt und über

205

Western Blot mit anti-Pmt4p Antikörpern analysiert. Abbildung 3-11 B zeigt das monomere Pmt4p^FLAG mit einem apparenten MG von ~90 kDa (errechnetes MG 92,6 kDa) in den Spuren 2 bis 6. Durch die Zugabe des Quervernetzers konnte ein hochmolekularer Komplex mit einem apparenten MG von ~165 kDa detektiert werden. Zusätzlich war eine schwache Bande mit einem apparenten MG von > 200 kDa, etwas unterhalb der Sammel-/Trenngel Grenze zu erkennen (Abb. 3-11 B, Spuren 3 – 6). In diesem Fall kann allerdings nicht ausgeschlossen werden, dass es sich um ein Artefakt handelt, da das Signal zum einen sehr schwach ist und zum anderen nicht weit im Trenngel detektiert wurde.

Berücksichtigt man jedoch die Daten der Nativgel-Elektrophorese (Abb. 3-11 A), dann könnte es sich hier um einen weiteren Pmt4p-spezifischen Komplex, mit einem Molekulargewicht von über 200 kDa handeln.

3.1.3.2 Identifizierung eines Pmt4p-Pmt4p Komplexes

Da Pmt4p nicht mit anderen Mannosyltransferasen interagiert, aber dennoch hochmolekulare Proteinkomplexe bildet, sollte nun geklärt werden, ob Pmt4p eine homotypische Wechselwirkung mit sich selbst eingeht. Um dies zu testen wurde Pmt4p^FLAG im Wildtyp und in einer pmt4 Mutante exprimiert. Das FLAG-markierte Pmt4p wurde mit einer monoklonalen anti-FLAG Affinitätsmatrix immunpräzipitiert, die Präzipitate und Aliquots der Triton-Extrakte über ein 8 % SDS-Polyacrylamidgel aufgetrennt und wie zuvor beschrieben analysiert. Durch einen Unterschied im MG von ~5 kDa zwischen Pmt4p und Pmt4p^FLAG, konnten beide Proteine im Immunoblot mit anti-Pmt4p Antikörpern detektiert werden.

Abb. 3-12: Co-Immunpräzipitation von Pmt4p durch Pmt4p^FLAG. pJK4-B1 (PMT4^FLAG/pRS423) wurde im Wildtyp SEY6210 (PMT4/PMT4^FLAG) und in der pmt4 Mutante (PMT4^FLAG) exprimiert. Für die Negativkontrolle wurde der Vektor pRS423 in den WT transformiert (PMT4). Die Immunprä-zipitation von Pmt4p^FLAG aus Triton-Extrakten erfolgte mit einer mono-klonalen anti-FLAG Affinitätsmatrix (anti-FLAG). Das Präzipitat (IP) und ein Aliquot des Triton-Extraktes (TE, 30 µg Protein) wurde auf einem 8 % SDS-Gel aufgetrennt und über Western Blot mit anti-Pmt4p Antikörpern analysiert.

Pmt4p

Wie aus Abbildung 3-12 ersichtlich, war Pmt4p^FLAG in der Lage das Wildtyp-Pmt4p spezifisch zu binden und zu fällen (vgl. Spuren 4 – 6).Dies zeigt, dass Pmt4p als Homodimer in einem Enzymkomplex vorliegt. Die mittels chemischer Quervernetzung nachgewiesene ~165 kDa Form (Abb. 3-11 B, Spuren 3 – 6), entspricht somit einem Pmt4p-Pmt4p Komplex. Ob der hochmolekulare Enzymkomplex von > 200 kDa ausschließlich von Pmt4p-Untereinheiten gebildet wird, oder ob noch weitere ER-residente Proteine assoziiert sind, kann derzeit nicht beantwortet werden.

3.2 MOLEKULARE CHARAKTERISIERUNG DER PMT-PMT WECHSELWIRKUNG

Die Topologie des Pmt1p Membranproteins konnte von Strahl-Bolsinger und Scheinost (1999) geklärt werden. Demzufolge durchspannt das Enzym die ER-Membran sieben mal, wobei der N-Terminus im Cytoplasma und der C-Terminus im ER-Lumen zum liegen kommt (vgl. Abb. 3-13). Eine große hydrophile Domäne, zwischen Transmembranspanne V und VI (Loop 5) erwies sich für die Transferaseaktivität als essentiell (Strahl-Bolsinger und Scheinost, 1999). Da alle Mannosyltransferasen ein fast identisches Hydropathieprofil zeigen (Strahl-Bolsinger et al., 1999), kann man davon ausgehen, dass die Membrantopologie auf alle Pmtps übertragbar ist. Basierend auf diesem Modell wurde mit einer Struktur/Funktions-Analyse – mit Pmt1p als Modellprotein – begonnen (Girrbach, 1999). Deletionsanalysen deuteten darauf hin, dass der N-terminale Bereich (PMT-Domäne; siehe Einleitung 1.1.1.2) des Enzyms für die Interaktion mit Pmt2p eine wichtige Rolle spielt.