Dokument: Bedeutung des Aminosäureaustauschs von Arginin nach Serin an Position 324 für die enzymatische Aktivität der humanen Glutaminsynthetase

Titel:	Bedeutung des Aminosäureaustauschs von Arginin nach Serin an Position 324 für die enzymatische Aktivität der humanen Glutaminsynthetase
Weiterer Titel:	Significance of the amino acid substitution of arginine to serine at position 324 for the enzymatic activity of human glutamine synthetase
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=71059
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20251103-110822-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Kammer, Ann-Kathrin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 8,63 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 22.10.2025 / geändert 22.10.2025
Beitragende:	Prof. Dr. med. Häussinger, Dieter [Gutachter] Prof. Dr. med. Lang, Philipp [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Die ubiquitär im menschlichen Körper vorkommende Glutaminsynthetase (GS) katalysiert ATP-abhängig die Bildung von Glutamin aus Glutamat und Ammoniak. Durch diese Reaktion ist sie maßgeblich beteiligt an der systemischen Ammoniakhomöostase, Glutaminversorgung und Synthese von Makromolekülen wie Aminosäuren und Nukleotiden. Störungen der GS führen zu einer Hyperammonämie und einem systemischen Glutaminmangel, was zu zentralnervösen Störungen unterschiedlicher Schwere führen kann. Die in dieser Arbeit untersuchte Mutation von Arginin nach Serin an Position 324 (R324S) im humanen Glutaminsynthetase-Gen wurde 2011 von Häberle et al. in einem sudanesischen Jungen blutsverwandter Eltern beschrieben. Sie war assoziiert mit erniedrigten Serum-Glutaminspiegeln, einer Hyperammonämie und einer epileptischen Enzephalopathie. Das vergleichsweise hohe Alter, dass dieser Patient erreichte und sein im Vergleich zu anderen bekannten GS-Mutationen milderes Krankheitsbild, ließen vermuten, dass bei dieser Mutation eine residuale Aktivität der GS erhalten geblieben sein musste. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einfluss der R324S-Mutation auf die GS-Aktivität zu untersuchen und durch Zugabe selektierter chemischer Verbindungen zu verbessern. Hierfür wurde die humane R324-Wildtyp und die humane R324S-mutierte Glutaminsynthetase in immortalisierte Drosophila Melanogaster Kc167 Zellen transfiziert und stabil überexprimiert. Mittels Western-Blot und Immunfluoreszenzaufnahmen wurden vergleichbare GS-Proteinspiegel in beiden transfizierten Zelllinien nachgewiesen. Die Ergebnisse der durchgeführten anti-GS Dot-Blot Untersuchungen und eines ATP-Bindungsassays legten die Vermutung nahe, dass die R324S-Mutation zu einer Störung der ATP-Bindung des Enzyms führt, während die Glutamatbindung unbeeinträchtigt bleibt. Verglichen mit der R324-Wildtyp GS war die Aktivität der R324S-Mutante um ca. 90 % reduziert. Die Aktivität der R324S-Mutante konnte durch 3-Chloropropylamine und Chloroacetamidine nicht statistisch signifikant aber tendenziell erhöht werden. The ubiquitously expressed human glutaminesynthetase (GS) catalyzes the ATP-dependent formation of glutamine from glutamate and ammonia. Through this reaction, it plays a crucial role in systemic ammonia homeostasis, glutamine supply and the synthesis of macromolecules such as amino acids and nucleotides. Impairments of GS lead to hyperammonemia and systemic glutamine deficiency, which can result in central nervous system dysfunctions of varying severity. The mutation investigated in this study — a substitution of arginine with serine at position 324 (R324S) in the human glutaminesynthetase gene — was described in 2011 by Häberle et al. in a Sudanese boy born to consanguineous parents. This mutation was associated with decreased serum glutamine levels, hyperammonemia, and epileptic encephalopathy. The comparatively high age of this patient, along with the milder clinical presentation compared to other known GS mutations, suggested that residual GS activity must have been preserved. The aim of this study was to investigate the impact of the R324S mutation on GS activity and to assess the possibility of improving it through the addition of selected chemical compounds. For this purpose, human wild-type R324 GS and the human R324S mutant GS were transfected and stably overexpressed in immortalized Drosophila melanogaster Kc167 cells. Comparable GS protein levels were demonstrated in both transfected cell lines by Western blotting and immunofluorescence imaging. The results of anti-GS dot blot analyses and an ATP-binding assay suggested that the R324S mutation disrupts ATP binding by the enzyme, while glutamate binding remains unaffected. Compared to the R324 wild-type GS, the activity of the R324S mutant was reduced by approximately 90%. The activity of the R324S mutant could be increased by treatment with 3-chloropropylamine and chloroacetamidines, although this increase was not statistically significant but showed a tendency towards improvement.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	03.11.2025
Dateien geändert am:	03.11.2025
Promotionsantrag am:	30.05.0025
Datum der Promotion:	18.09.0025