Authors:	Reitz, Julian
Title:	Untersuchungen zur Interaktion von Cholesterin mit cholesterinbindenden Proteinen
Online publication date:	12-Jan-2007
Year of first publication:	2007
Language:	german
Abstract:	Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt bei der Biosynthese von Steroidhormonen ist der Transport von Cholesterin von der äußeren zur inneren Mitochondrienmembran, wo es zu dem Steroid Pregnenolon umgewandelt wird. Für diesen Transport ist das StAR-Protein (Steroidogenic Acute Regulatory Protein) notwendig. Ein weiteres an der Bildung von Steroidhormonen beteiligtes Protein ist das MLN64-Protein. Beide Proteine besitzen so genannte START-Domänen (StAR related Lipid Transfer-Domänen), die Cholesterin binden können. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die START-Domänen von StAR und MLN64 Cholesterin auf unterschiedliche Weise binden. Es ist noch nicht geklärt, auf welche Weise das StAR-Protein den Cholesterintransport in die Mitochondrien bewirkt. Das StAR-Protein könnte Cholesterin binden und als Cholesterintransporter zwischen äußerer und innerer Mitochondrienmembran fungieren. Nach einer anderen Hypothese wirkt das StAR-Protein ausschließlich an der äußeren Mitochondrienmembran. Es wird auch postuliert, dass das StAR-Protein in einem teilweise entfalteten Zustand vorliegen muss, um seine Funktion erfüllen zu können. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass StAR ein fotoreaktives Cholesterinderivat bindet. Die Cholesterinbindungsstelle des StAR-Proteins konnte eingegrenzt werden. Es wurden Experimente durchgeführt, um zu überprüfen, ob das Protein tatsächlich nur in teilweise entfaltetem Zustand aktiv ist. Die Cholesterinbindung des MLN64-Proteins wurde ebenfalls mit dem fotoreaktiven Cholesterinderivat untersucht. Dabei zeigte sich, dass MLN64 offenbar mehrere Bindungsstellen für Cholesterin besitzt. Weitere Experimente beschäftigten sich mit der Charakterisierung der Cholesterinbindungsstelle des humanen Oxytocinrezeptors, eines G-Protein gekoppelten Hormonrezeptors, der durch Cholesterin reguliert wird. Dabei kam auch wieder das fotoreaktive Cholesterinderivat zum Einsatz. Außerdem wurden in dieser Arbeit Experimente durchgeführt, die sich mit der Regulation der Cholesterinbiosynthese befassten. Die Biosynthese des Cholesterins wird reguliert, indem in der Membran des Endoplasmatischen Retikulums verankerte Transkriptionsfaktoren proteolytisch freigesetzt werden. Das passiert nur dann, wenn der zelluläre Cholesterinspiegel niedrig ist. Bei diesem Regulationsmechanismus spielt das Protein SCAP eine zentrale Rolle (Sterol responsive element binding protein Cleavage Activating Protein). SCAP bindet Cholesterin spezifisch und wird dadurch reguliert. Im Rahmen dieser Arbeit konnte der Bereich von SCAP eingegrenzt werden, der Cholesterin bindet. Ebenso konnte gezeigt werden, dass die Interaktion von SCAP mit einem anderen, als Insig bezeichneten Protein indirekt durch das Cholesterinderivat 25-Hydroxycholesterin reguliert wird. The rate limiting step in the acute biogenesis of steroid hormones is the transfer of cholesterol from the outer to the inner mitochondrial membrane where cholesterol is converted to pregnenolone. The StAR-protein (Steroidogenic Acute Regulatory Protein) is essential for the cholesterol transport to the inner mitochondrial membrane. MLN64 is another protein involved in the biogenesis of steroid hormones. Both proteins, StAR and MLN64, contain START-domains (StAR related Lipid Transfer-domains) which can bind cholesterol. In this work, it was shown that the START-domains of StAR and MLN64 bind cholesterol in different ways. It is not known yet how StAR enables the cholesterol transport into mitochondria. StAR could bind cholesterol and act as cholesterol shuttle between outer and inner mitochondrial membrane. According to another hypothesis, StAR works on the outer mitochondrial membrane. It was postulated that StAR must be partially unfolded to bind cholesterol. In this work it was shown that StAR binds a photoreactive cholesterol-analogue. The region of StAR which binds the cholesterol-analogue was identified. Experiments were performed to test the hypothesis if StAR must necessarily be partially unfolded to bind cholesterol. The interaction of MLN64 with cholesterol was examined. It was revealed that MLN64 -in opposite to StAR- must possess more than a single cholesterol binding site. Other Experiments had the aim to characterize the cholesterol binding site of the human Oxytocin-receptor which is regulated in its function by specific binding of cholesterol. The photoreactive cholesterol-analogue was used for these experiments. Furthermore, in this work, experiments were done to characterize some aspects of the regulation of cholesterol biosynthesis. The biosynthesis of cholesterol is regulated by proteoytical release of transcription factors from the membrane of the endoplasmic reticulum. The proteoytical cleavage is only possible if the cellular cholesterol level is low. In this regulation process, SCAP (Sterol responsive element binding protein Cleavage Activating Protein) plays an important role. SCAP binds cholesterol specifically and is regulated in its function by cholesterol-binding. In this work a region of SCAP could be identified which binds the photoreactive cholesterol-analogue. It was also shown that the interaction of SCAP with a protein called Insig is regulated in a indirect way by 25-Hydroxcholesterol.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-903
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-12286
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen