Molekulare Charakterisierung von Zöliakie-spezifischen Crosslinks zwischen Transglutaminase 2 (TG2) und Glutenpeptiden in Abhängigkeit von TG2-aktivitätsregulierenden Faktoren

Zöliakie ist eine chronische, durch das Immunsystem vermittelte Erkrankung des Dünndarms, die bei genetisch veranlagten Personen durch den Verzehr von Glutenproteinen aus Weizen, Roggen und Gerste ausgelöst wird. Mit einer weltweiten Prävalenz von etwa 1 % ist die Zöliakie eine der häufigsten ernährungsbedingten Erkrankungen. Aufgrund ihrer glutamin- und prolinreichen Aminosäuresequenzen werden Glutenproteine von menschlichen Verdauungsenzymen nur teilweise abgebaut, so dass Glutenpeptide mit neun und mehr Aminosäureresten persistent sind und die zöliakiespezifische Immunkaskade im darmassoziierten Lymphgewebe auslösen. Die endogene Transglutaminase 2 (TG2) spielt eine Schlüsselrolle in der adaptiven Immunität, da sie als Antigen für die Bildung von Autoantikörpern gegen TG2 dient. Die von TG2 katalysierte Bildung von Komplexen, einschließlich TG2-Multimeren und TG2-Glutenpeptid-Komplexen, gilt als wesentlich für die Aktivierung von T- und B-Zellen. Die Substratspezifität von TG2 und die Regulierung der Aktivität im Hinblick auf die Bildung von TG2-Glutenpeptid-Vernetzungen sind jedoch noch weitgehend unbekannt.

Ziel dieser Studie ist es, die Parameter zu ermitteln, die die TG2-Aktivität in Bezug auf Deamidierung und Vernetzung regulieren, um die molekularen Strukturen von TG2- Glutenpeptid-Komplexen aufzuklären. Zunächst werden nicht zielgerichtete nanoLC-MS/MS-Daten aus Modellexperimenten mit TG2 und allen Weizen-, Roggen- und Gersten-Glutenproteintypen verwendet, um weitere TG2-Gluten-Isopeptide zu identifizieren. Um diese in Experimenten zu verifizieren, werden weitere nanoLC-MS/MS-Messungen durchgeführt. Die Substratspezifität von TG2 in Bezug auf die Bildung von TG2- Glutenpeptid -Quervernetzungen wird mit Hilfe synthetischer Peptidbibliotheken im Detail bestimmt. Durch systematische Variation der Reaktionsbedingungen sollen die wichtigen Faktoren ermittelt werden, die die TG2-Aktivität in Richtung einer bevorzugten Deamidierung oder Bildung von Crosslinks regulieren. Die Erkenntnisse über die molekularen Strukturen von TG2-Glutenpeptid-Komplexen sollen dazu beitragen, die derzeitigen Modelle zur Erklärung der Interaktion von T- und B-Zellen zu verfeinern, die an der Auslösung der zöliakiespezifischen Autoimmunreaktion beteiligt sind. Ein vertieftes grundlegendes Verständnis der Mechanismen, die der Bildung von TG2-Komplexen zugrunde liegen, wird auch zu einem besseren Verständnis ähnlicher Prozesse bei anderen Autoimmunerkrankungen oder TG-abhängigen Erkrankungen beitragen.