Untersuchungen zur Rolle der Glutathion-Peroxidase 4 als möglicher Redox-Sensor in Säugetierzellen

GPx4 besitzt vielfältige Funktionen im Redox-Metabolismus von
Zellen. Ursprünglich wurde sie als ein Enzym beschrieben, das hoch
effizient Phospholipidhydroperoxide zu den entsprechenden Alkoholen
unter GSH-Verbrauch reduzieren kann. Weiterhin hatte sich in den
letzten 10 bis 15 Jahren gezeigt, dass sie eine essenzielle Rolle
als Thiolperoxidase in der Spermienreifung ausübt. Eine weitere
Funktion stellt möglicherweise die eines Redox-Sensors dar, der auf
die Änderung des zellulären Redox-Milieus mit der Aktivierung von
antioxidativen Zellsignalwegen reagiert. Diese Funktion konnte
bislang nur für das GPx4-Homolog in der Hefe nachgewiesen werden
und kann aufgrund der Rolle, die die GPx4 bei der Spermienreifung
in Mäusen spielt, auch für Säugetiere postuliert werden. Es handelt
sich dabei um die Fähigkeit der GPx4 in ihrer Funktion als
Thiolperoxidase Disulfid- oder auch Selenylsulfidbindungen zwischen
anderen Proteinen zu bilden. Dabei ist die GPx4 vermutlich auch in
der Lage, ihre eigenen Cysteine als Substrat zu akzeptieren, was
allerdings im Falle der Spermienreifung zu einer Inaktivierung der
peroxidativen Funktion führt. Diese Thiolperoxidasefunktion ist
abhängig von der Menge an freiem GSH. Der Schwerpunkt dieser Arbeit
war es, mögliche Interaktionspartner in somatischen Zellen zu
identifizieren, wobei die Thiolperoxidasefunktion der GPx4 bei
Änderung des zellulären Redox-Milieus in Form von oxidativem Stress
ausgenutzt werden sollte. Als Methode wählten wir ein modifiziertes
Tandem-Affinity-Purification-enhanced-Verfahren (TAPe). Mit Hilfe
dessen wurde eine mit einem Strep/Flag-Tag versehene GPx4 oder
verschiedene Mutanten stabil in induzierbaren GPx4 Knockout murinen
embryonalen Fibroblasten exprimiert, sodass die getaggte GPx4
mittels des TAPe Verfahren aus den Zellen aufgereinigt werden
konnte. Um intrazelluläre GSH-Konzentrationen zu reduzieren und die
GPx4 zu oxidieren, wurden die Zellen vor der Lyse mit BSO und tBOOH
vorbehandelt. Die Eluate aus diesen Aufreinigungen wurden
anschließend anhand der Massenspektrometrie, Silberfärbung und
Western Blots analysiert. Es ließen sich eine ganze Reihe von
Proteinen identifizieren, die ebenfalls eine wichtige Rolle in der
Aufrechterhaltung des intrazellulären Redox-Milieus spielen und an
der Regulierung von Zellsignalwegen beteiligt sind. Nach den
bisherigen Analysen bedarf es aber noch einer Bestätigung mittels
co-Immunpräzipitation und Immunoblot-Analysen. Besonders aktuelle
Erkenntnisse, die neue Zelltodsignalwege, wie zum Beispiel die
Ferroptose, analysieren, stellen eine interessante und äußerst
relevante Richtung für zukünftige Projekte in der Erforschung der
GPx4 und ihrer Rolle als Redox-Sensor und Regulator von
Zelltodsignalwegen dar.