Far-Western-Blot-Analyse ADP-stimulierter Thrombozyten

zelluläre Kompartimentierung, Proteindomänen-vermittelte Lokalisation und zeitliche Regulation beeinflusst wird.^{10, 20} Weiterhin völlig unberücksichtigt sind kompetitive Effekte zwischen homologen und co-exprimierten SH2-Domänen, die eine Schärfung des Bindungsverhaltens verursachen.^{20, 48} Dieser Effekt wird bei der Betrachtung der Spezifität der einzeln untersuchten Tandemdomänen deutlich. Einzeldomänen eines Proteins weisen ähnliche Sequenzmotive auf, die in der hohen Homologie der Aminosäurestruktur begründet liegen. Die ermittelten Bindungspräferenzen für die Tandemdomänen sind jedoch in allen Fällen deutlich schärfer und selektiver, so dass von den Motiven der Einzeldomänen nicht auf das Bindungsverhalten des vollständigen Proteins mit zwei SH2-Domänen geschlossen werden kann.

Die ermittelten Bindungsdaten im Phosphopeptid-Bindungsassay können demnach nicht zu Voraussagen von Protein-SH2-Wechselwirkungen verwendet werden. Es lassen sich jedoch unabhängige Peptidsets ableiten, die im Vergleich zu unphosphorylierten Kontrollen die Bestimmung der Bindungsaktivität von SH2-Familien nach bakterieller Expression erlauben.

Dabei werden familien-spezifische Peptide verwendet, die charakteristische Eigenschaften dieser SH2-Domänen erfassen und wesentliche Aktivitätsmerkmale aufzeigen, um den Einsatz Phosphotyrosin-spezifischer Sonden in weiterführenden Experimenten sicherzustellen.

Diskussion

Phosphorylierung, schneller Anstieg innerhalb von 10 sek mit folgendem Signalabfall oder eine kontinuierliche Abnahme der Phosphorylierung. Diese lassen sich reproduzierbar bei humanen Thrombozyten verschiedener Spender darstellen. Die densiometrisch erfassten Signalveränderungen schwanken dabei um den Faktor 1,2 bis 6, wobei aufgrund der biologischen und technischen Varianz eine signifikante Änderung erst ab einer 1,5-fachen Zu- oder Abnahme gewertet wurden.

In dieser Arbeit wurde bestätigt, dass die basale Phosphorylierung in Thrombozyten gering ist. Sie nimmt nach Stimulation schnell zu und korreliert mit der Zunahme der Aggregationsfähigkeit von Thrombozyten.^{31, 32, 34} Die ansteigende Tyrosinphosphorylierung konnte in der far-Western-Analyse bestätigt werden und durch die Verwendung von SH2-Domänen als Sonden schärfer aufgelöst werden als mit dem Phosphotyrosin-spezifischen Antikörper 4G10, der insgesamt weniger Proteine detektierte. So scheint es Peptidepitope zu geben, die Phosphotyrosin-spezifische Antikörper nicht erkennen können, die sich jedoch mit SH2-Domänen eindeutig nachweisen lassen.²⁰

Die ADP-induzierten Phosphorylierungsmuster sind partiell mit ihren Kinetiken beschrieben und decken sich mit den Ergebnissen der far-Western-Analyse dieser Arbeit.³¹

Durch Reduktion der Anzahl an SH2-Domänen aufgrund der beobachteten ähnlichen Bindungsselektivität war es möglich, eine weiterführende far-Western-Analyse durchzuführen, bei der Phosphorylierungsereignisse in Bezug auf die einzelnen ADP-Rezeptoren beschrieben wurden. Unabhängig davon wurde von Machida et al. postuliert, dass die Informationen von etwa 20 SH2-Domänen ausreichen, um eine globale Beschreibung der Tyrosinphosphorylierung vorzunehmen, da homologe SH2-Domänen ein sehr ähnliches Bindungsverhalten aufweisen.¹⁰ Dies konnte durch die Auswahl der hier verwendeten 15 SH2-Domänen indirekt bestätigt werden, allerdings vorbehaltlich der fehlenden Bindungscharakteristika für die SH2-Familien CBL, JAK, SOCS und STAT.

In der erweiterten Analyse mit einer Auswahl an 15 SH2-Domänen, die repräsentativ für eine globale Untersuchung der Tyrosinphosphorylierung in Thrombozyten sind (Abbildung 14), konnten 46 Phosphorylierungssignale mit signifikanten Änderungen über alle Stimulikombinationen beobachtet werden. Die Phosphorylierungsmuster und -intensitäten unterscheiden sich in Bezug auf die beiden ADP-Rezeptoren P2Y1 und P2Y12 erheblich.

Beide Rezeptoren regulieren die Thrombozytenaggregation über verschiedene G-Proteine, an die sie gekoppelt sind und deren konzertierte Aktivität für eine vollständige Aggregation unablässlich ist.⁵⁷ So initiiert der an ein G_q-Protein gekoppelte P₂Y₁-Rezeptor eine Umorganisation des Zytoskeletts und leitet eine reversible Formveränderung der

Thrombozyten ein. Der Gi-Protein-gekoppelte P2Y12-Rezeptor kontrolliert eine Amplifikation der Thrombozytenaggregation und wirkt durch die Inhibierung der cAMP-Freisetzung verstärkend, bis die P2Y1-initiierte Formveränderung einen irreversiblen Punkt erreicht hat und es zur vollständigen Aggregation der Thrombozyten kommt.^{27, 57}

In beiden Prozessen spielt die Tyrosinphosphorylierung eine nicht unerhebliche Rolle, was sich in den selektiven SH2-Profilen zeigt. Die Hemmung des P2Y1-Rezeptors durch MRS vermindert die Tyrosinphosphorylierung nahezu vollständig, was den Schluss zulässt, dass die ADP-induzierte Phosphorylierung von Tyrosinresten P₂Y₁-abhängig ist. Dagegen kommt es bei der Hemmung des P₂Y₁₂-Rezeptors zu einem initialen Anstieg der Tyrosinphosphorylierung, die in diesem Fall nur P₂Y₁-initiiert sein kann. Sie nimmt aber nicht kontinuierlich zu, sondern zeigt einen Abfall nach wenigen Sekunden. Beide Beobachtungen lassen sich mit den beschriebenen Funktionen der Rezeptoren erklären: Die Tyrosinphosphorylierung ist überwiegend P2Y1-abhängig und damit an der schnellen Umorganisation des Zytoskeletts und der Formveränderung beteiligt. Erfolgt keine Verstärkung des Aggregationssignals durch eine P2Y12-vermittelte Signaltransduktion, wie bei Hemmung durch ARC, nimmt die Phosphorylierung wieder ab, was den reversiblen Charakter der Formveränderung unterstreicht. Untersuchungen der Tyrosinphosphorylierung an P₂Y₁- bzw. P₂Y₁₂-defizienten Thrombozyten führen zu den gleichen Rückschlüssen, da sich die Phosphotyrosinnachweise stimulierter, defizienter Thrombozyten deutlich von den Signalen normaler Thrombozyten unterscheiden.^{30, 33}

Als leicht zu regulierende posttranslationale Modifikation ist die Tyrosinphosphorylierung besonders gut geeignet, um reversible Prozesse zu kontrollieren und zu steuern, da sowohl Tyrosinkinasen als auch Tyrosin-spezifische Phosphatasen hohe Umsatzraten aufweisen und ebenfalls innerhalb von wenigen Sekunden reguliert werden können.^{1, 19}

Die Verminderung der Tyrosinphosphorylierung nach Stimulation des PGI₂-Rezeptors mit Iloprost unterstreicht die oben beschriebenen Beobachtungen. Er reguliert die Produktion von cAMP und verhindert damit die Verstärkung der Aggregation durch den P₂Y₁₂-Rezeptor, was sich wiederum in einer Abnahme der Tyrosinphosphorylierung zeigt.⁵⁷

Die hier gemachten Annahmen über den Zusammenhang zwischen Tyrosinphosphorylierung und Aktivität spezifischer Rezeptoren bedürfen weiterer Analysen und sind in Bezug auf die Aktivität von Tyrosinkinasen bisher nicht detailliert untersucht worden. Partielle Beschreibungen von Phosphorylierungen einzelner Proteine sowie der Bestimmung der Aktivität von Tyrosinkinasen unterstreichen jedoch die gemachten Beobachtungen.31, 38, 42, 52 Sinnvoll erscheint hier eine far-Western-Analyse mit Kombina-tionen aus Hemmung eines ADP-Rezeptors und der Stimulation des PGI₂-gesteuerten

Diskussion

Signalwegs mit gleichzeitiger ADP-Stimulation sowie die spezifische Inhibition nachgeschalteter Signalproteine, wie den Tyrosinkinasen. Hier liegt die experimentelle Limitierung darin, dass die meisten verfügbaren Inhibitoren nicht spezifisch für eine Kinase sind, sondern oftmals eine Gruppe homologer Kinasen hemmen.⁸⁵

5.3. Massenspektrometrische Untersuchung ADP-stimulierter