Untersuchung der dynamischen intermolekularen Wechselwirkungen der humanen Histon-Deacetylase 8: Aktivität, Regulation und Rekrutierung
Biochemie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Histon-Deacetylasen (HDACs) sind als wichtige epigenetische Enzyme an der Regulation der Genexpression beteiligt. Darüber hinaus steuern sie eine Vielzahl weiterer zellulärer Prozesse, indem sie Acetylreste von Lysin-Seitenketten in Histonen und anderen zellulären Proteinen entfernen. Sowohl für das Verständnis zellbiologischer Prozesse als auch in der Therapie verschiedener Krankheiten – insbesondere Krebserkrankungen – sind sie daher von besonderem Interesse. Trotz einer Fülle an biochemischen und strukturbiologischen Daten ist bisher weitestgehend ungeklärt, wie die Aktivität von Histon-Deacetylasen auf molekularer Ebene reguliert wird und auf welche Weise posttranslationale Modifikationen oder Wechselwirkungen mit zellulären Bindungspartnern zu einer Veränderung der Enzymaktivität führen. Das Projekt untersuchte Histon-Deacetylase 8 (HDAC8) als Modellsystem mittels kernmagnetischer Resonanzspektroskopie (NMR) und computergestützter Methoden, um Erkenntnisse über die molekularen Mechanismen der Regulation von Histon-Deazetylasen zu gewinnen. Der Gebrauch isotopenmarkierter Methylgruppen als NMR-Reporter, sowohl in Isoleucin als auch in Methionin-Seitenketten, erwies sich für die Durchführung der Experimente als wichtig, da die hierdurch gewonnene Sensitivität entscheidend war. Die Ergebnisse des Projekts legen nahe, dass HDAC8 ein dynamisches Enzym ist, bei dem konformationelle Änderungen in allosterischen Regionen mit Ereignissen in der Substrat- Bindungstasche gekoppelt sind. Dies ließ sich anhand von Titrationsexperimenten wie auch durch NMR Relaxationsexperimente zeigen. Da diese Regionen sowohl für regulierende posttranslationale Modifikationen als auch für die Wechselwirkung mit zellulären Bindungspartnern verantwortlich sind, bieten die in diesem Projekt erarbeiteten Ergebnisse daher einen Ansatz zu einem besseren Verständnis der molekularen Regulation von Histon-Deacetylasen.
