Infektionen mit parasitären Nematoden stellen weltweit eine der häufigsten Erkrankungen bei Menschen und Tieren dar. Gleichzeitig stehen nur wenige Therapeutika zur Verfügung. Infektionen mit Nematoden sind meist durch eine lang anhaltende Persistenz gekennzeichnet. Sowohl bei der Invasion als auch bei der Persistenz spielen posttranslationale Modifikationen der Proteine des Parasiten eine zentrale Rolle. Der frei lebende Bodennematode Caenorhabditis elegans stellt für die Untersuchungen der Nematoden ein ausgezeichnetes Modellsystem dar.In dieser Arbeit wurden zwei posttranslationale Modifikationen bearbeitet: die Substitution mit Phosphorylcholin, welches als immunmodulatorische Komponente eine zentrale Rolle im Parasitismus der Nematoden spielt, jedoch auch für die Entwicklung des Nematoden selbst essentiell ist, sowie die Modifikation von Proteinen mit O gebundenem N-Acetylglucosamin. Letztere ist in höheren Eukaryoten bei der Embryonalentwicklung maßgeblich, spielt jedoch auch bei weiteren zentralen zellphysiologischen Vorgängen eine wichtige Rolle. Bislang lagen zur Funktion dieser Modifikation bei Nematoden noch keine Untersuchungen vor.
Es wurde das komplette PCom und O-GlcNAcom verschiedener Entwicklungsstadien von C. elegans analysiert. Die Proteine wurden via zweidimensionaler Gelelektrophorese aufgetrennt und mittels zweidimensionalen Western-Blots detektiert. Die korrespondierenden Spots wurden aus dem Gel ausgeschnitten und tryptisch verdaut. Die resultierenden Peptide wurden via MALDI-TOF-MS und MS/MS-Experimenten identifiziert.
Die Modifikationsmuster der PC-substituierten Proteine erwiesen sich als stadienspezifisch. Insgesamt wurden 73 Proteine identifiziert, die PC-substituiert sind. Die meisten PC-modifizierten Proteine wurden im Eistadium und adulten Stadium gefunden, gefolgt vom Dauerlarvenstadium und L4. Die wenigsten modifizierten Proteine wurden in L2 und L3 gefunden. In L1 konnten keine PC-modifizierten Proteine detektiert werden. Die zelluläre Lokalisierung der PC-modifizierten Proteine ergab, dass sie hauptsächlich im Cytosol und in den Mitochondrien vorkommen. Proteine, die im Nukleus lokalisiert sind, wurden vorwiegend im Ei- und Dauerlarvenstadium gefunden. Im Ei- und Dauerlarvenstadium haben die PC-substituierten Proteine vielfältige Funktionen. Die meisten der identifizierten Proteine aus L4 und adulten Nematoden sind in den Stoffwechsel und den Energie-/Redoxmetabolismus involviert.
Bei der O-GlcNAcom-Analyse von C. elegans wurden 64 O-GlcNAc-modifizierte Proteine identifiziert, von denen fünf eine Phosphorylierung von Serin zeigten. Die Modifikation wurde in allen Stadien gefunden. Die meisten Proteine waren im adulten Stadium modifiziert, in abnehmender Häufigkeit gefolgt von L1, dem Eistadium, L3, L4 und L2. Am wenigsten O GlcNAc-modifizierte Proteine wurden im Dauerlarvenstadium gefunden. Sie sind ebenfalls hauptsächlich im Cytosol und in den Mitochondrien lokalisiert. Die Analyse der C. elegans-Stadien ergab, dass die meisten Proteine metabolische Funktion haben. Die starke Dynamik der Proteinmodifikation mit O GlcNAc wird durch die Analyse der einzelnen Stadien gezeigt, da die Mehrzahl der Proteine nur in einem Stadium modifiziert ist. Die gewonnenen Erkenntnisse über diese Proteinmodifikationen und ihre jeweilige stadienspezifische Expression sollen die Grundlage für die Entwicklung neuer Bekämpfungsstrategien der Nematodeninfektionen bilden.
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