Alicja Bukowska

Isolierung und biochemische Charakterisierung einer zytosolischen Aminopeptidase aus der humanen T-Zelllinie H9

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 18.06.2002

Abstract
In der humanen T-Zelllinie H9 wurde eine neutrale Aminopeptidase-Aktivität nachgewiesen, deren bisherige biochemische Charakterisierung sie von anderen, bekannten Aminopeptidasen unterschied. Im Rahmen dieser Arbeit sollte die Identität des Enzyms aufgeklärt werden und dessen biochemische Charakteristik vorgenommen werden. Das Enzym wurde unter Anwendung von konventionellen chromatographischen Methoden isoliert und mit Hilfe der Massenspektrometrie (Maldi-TOF) als zytosolische Alanyl-Aminopeptidase (EC 3.4.11.14; zAAP, PSA) identifiziert. Die biochemischen Eigenschaften dieser Peptidase aus H9-Zellen zeigten Gemeinsamkeiten, aber auch erhebliche Differenzen im Vergleich zu bisher bekannten zytosolischen Alanyl-Aminopeptidasen aus anderen humanen Geweben. Aufgrund dieser Unterschiede wurden unterschiedliche Namen für dieses Enzym vergeben.
Die hohe Sensitivität der charakterisierten zytosolischen Alanyl-Aminopeptidase gegenüber Aminopeptidase N (APN)-Inhibitoren, wie Phebestin, Probestin oder RB3014, kann mit einer hohen Ähnlichkeit der katalytischen Motive beider Peptidasen erklärt werden. Da auch einige spezifische APN-Antikörper gegen die Struktur des aktiven Zentrums gerichtet sind, wurde auch eine Kreuzreaktivität derselben mit der zAAP aus der T-Zelllinie H9 gefunden.
Die Expression der zytosolischen Alanyl-Aminopeptidase in peripheren T-Zellen konnte durch Mitogene wie PHA und PWM induziert werden. Diese aktivierungsabhängige Verstärkung der Expression wurde auf der mRNA-Ebene mit Hilfe der quantitativen RT-PCR-Technik bestimmt. Die aktivierungsabhängige Induktion des Enzyms konnte durch die Applikation verschiedener APN-Inhibitoren modifiziert werden. Der Effekt der Wirkung war dabei abhängig von den verwendeten Mitogen-Kombinationen.
Zusammenfassend leistet die vorliegende Arbeit einen Beitrag zum Verständnis der Expression, Regulation und Funktion von Aminopeptidasen im Rahmen der Immunantwort. Die Ergebnisse dieser Arbeit bezüglich der hohen Sensitivität der zAAP gegenüber den APN-Inhibitoren sind für künftige Einsätze dieser Substanzen in der pharmakologischen Therapie entzündlicher und Autoimmun-Erkrankungen von grundlegender Bedeutung.

In the human T-cellline H9 a neutral aminopeptidase activity was detected that appeared to be distinguished from other known aminopeptidases with respect to its biochemical characterisation. The aim of this work was to identify this enzyme and to subject it to comprehensive biochemical characterization.
The enzyme was purified to homogeneity by the application of a number of conventional chromatographic methods and identified by means of mass spectrometry (Maldi TOF) as cytosol alanyl aminopeptidase (EC 3.4.11.14; cAAP, PSA). The biochemical characteristics of the H9 cell-derived peptidase revealed similarities to the corresponding enzyme of other tissues, however, substantial differences have been found out. Apparently, due to these tissue-specific differences there have been assigned different names to this enzyme before.
The cytosolic alanyl aminopeptidase showed high sensitivity to inhibitors that have been regarded as specific for the membrane-bound aminopeptidase N (APN): Phebestin, probestin or RB3014 effectively inhibited the cytosol alanyl aminopeptidase as well, which could be explained by a high degree of similarity of the catalytic domains of both peptidases. In addition, "APN-specific" monoclonal antibodies that are widely used for leukemia typing exhibited strong cross-reactivity in those cases where the epitope recognized is near the catalytic site.
The data presented show that the expression in peripheral T-cells of the cytosol alanyl aminopeptidase could be induced by the administration of mitogens such as PHA or PWM. This activation-dependent increase of the expression was determined at the mRNA level using of the quantitative RT-PCR technique. This activation-dependent increase in cAAP mRNA expression could be modified by the simultaneous administration of aminopeptidase inhibitors, an effect that greatly dependent on the T-cell stimulants applied.
In summary, the data presented make a contribution to an better understanding of the biochemical characteristics, the regulation of expression, and the physiological and pathophysiological role of the H9 cell derived cytosol alanyl aminopeptidase. The results may pace the way for future applications of aminopeptidas inhibitors as anti-inflammatory drugs.

Keywords:
PSA, zAAP, zytosolische Alanyl-Aminopeptidase, APN, aminopeptidase N, Phebestin, RB 3014, APN-Inhibitoren, PAQ-22, Kreuzreaktivität, anti-APN-Antikörper, quantitative PCR, periphere T-Zellen

cytosol alanyl aminopeptidase, PSA, cAAP, membrane alanyl aminopeptidase, APN, phebestin, RB 3014, APN-inhibitors, PAQ-22, cross reactivity, APN-antibodies, quantitative PCR, peripheral T cells

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Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung, Inhaltsverzeichnis, Abkürzungsverzeichnis (3-12)
1 Einleitung (13-24)
2 Zielstellung der Promotionsarbeit (25-26)
3 Material und Methoden (27-46)
4 Ergebnisse (47-80)
5 Diskussion (81-100)
Literaturverzeichnis (101-115)