Identifizierung und Charakterisierung von regulativen Interaktionspartnern der Glucokinase in der beta-Zelle des Pankreas und der Leber

Die Glucokinase (GK) ist das Schlüsselenzym der glucoseinduzierten Insulinsekretion in den beta-Zellen des Pankreas und des Glucosemetabolismus in der Leber. Translokationsprozesse stellen sowohl in der Leber als auch in der beta-Zelle ein posttranslationales GK-Regulationsprinzip dar. Während in der Leber mit dem Glucokinase-Regulatorprotein (GRP) ein spezifischer Interaktionspartner identifiziert wurde, ist der Mechanismus der GK-Bindung in der ß-Zelle des Pankreas bislang unklar. Zudem fehlen molekulare Detailkenntnisse über die Natur der GK-GRP Interaktion. In der vorliegenden Dissertation konnten durch ein systematisches Screening einer Phage Display Random-Peptide Library spezifische Bindungsepitope (1) des GRP der Leber und (2) des bifunktionellen Enzyms 6-Phosphofructo-2-kinase/Fructose-2,6-bisphosphatase (PFK2) als GK Interaktionspartner identifiziert werden. Durch Hefe Two Hybrid Studien und in vitro Bindungsassays konnte gezeigt werden, daß die GK-PFK2 Interaktion über ein Bindungsepitop der Fructose-2,6-bisphosphatasedomäne vermittelt wird. Diese erstmalig beschriebene Interaktion zwischen der GK und der in den ß-Zellen nachweislich exprimierten PFK2 könnte sich im Sinne eines Metabolic Channeling in das Prinzip der Stimulus-Sekretionskopplung der ß-Zelle integrieren. Im ermittelten Bindungsepitop des GRP konnten durch Mutationsanalysen und Two Hybrid Studien die Aminosäuren Ser-182, Val-186 und Ala-187 als primäre GK Bindungsresiduen charakterisiert werden. Als komplementäres Bindungsepitop der GK konnte ein Asparagin-Leucin Motiv im Phage Display Experiment ermittelt und damit die Bindungseigenschaften des GK-GRP Komplexes detaillierter bestimmt werden.