Die Protein O-Mannosylierung ist für die Hefezelle eine essentielle
Proteinmodifikation. Der initiale Schritt, bei dem ein Mannosylrest von
Dolicholphosphat-Mannose (Dol-P-Man) auf Ser/Thr-Seitenketten sekretorischer
Proteine übertragen wird, erfolgt im endoplasmatischen Retikulum. Katalysiert
wird diese Reaktion von Protein O-Mannosyltransferasen (Pmtps). Die Bäckerhefe
S. cerevisiae besitzt insgesamt sieben PMTs (PMT1-7), die sich phylogenetisch
in drei Subfamilien (PMT1-, PMT2- und PMT4-Subfamilie) einteilen lassen. Inhalt dieser Arbeit ist die strukturelle und funktionelle Charakterisierung der PMT-Familie in S. cerevisiae.
Es konnte erstmals gezeigt werden, dass alle Mitglieder der PMT-Familie in
S. cerevisiae hochmolekulare Enzymkomplexe bilden. Die Vertreter der
PMT1-Subfamilie (Pmt1p und Pmt5p) interagieren spezifisch mit den Vertretern
der PMT2-Subfamilie (Pmt2p und Pmt3p). Die heteromeren Pmt1p-Pmt2p und
Pmt5p-Pmt3p Komplexe sind in der Wildtyp-Hefe dominant. Pmt1p-Pmt3p bzw.
Pmt5p-Pmt2p Komplexe werden dagegen nur unter bestimmten physiologischen
Bedingungen beobachtet. Pmt4p interagiert ausschließlich mit sich selbst und
bildet homomere Enzymkomplexe in vivo. Zwei hoch konservierte, geladene
Aminosäuren (Arg bzw. Glu) in den Membranspannen II und III sind für diese
Pmtp/Pmtp Wechselwirkungen essentiell.
In einer Funktionsanalyse von Pmt1p als Modellprotein konnten vier invariante
Aminosäuren identifiziert werden, die für eine maximale Transferaseaktivität
des Enzyms essentiell sind (E78, L314, L345, L408). Über die genaue Funktion
dieser Aminosäuren kann im Moment nur spekuliert werden. Darüber hinaus wurden
Pmt1-Proteindomänen, welche für die Bindung des Peptidsubstrates Ac-YATAV-NH2
notwendig sind, identifiziert.

Protein O-mannosylation is an essential protein modification in yeast. It is
initiated at the endoplasmic reticulum, by a family of protein
O-mannosyltransferases (Pmtps). These enzymes catalyze the transferreaction of
a mannosyl residue from dolichyl phosphate-mannose (Dol-P-Man) to Ser/Thr
residues of secretory proteins. There are seven PMT-family members in
S. cerevisiae, which are phylogenetically classified into three subfamilies
(PMT1, PMT2, and PMT4 subfamily). The aim of this work is the structural and
functional characterization of the PMT-family members in S. cerevisiae.
It is shown, that all Pmtps of S. cerevisiae are found in high molecular weight
complexes. Members of the PMT1 subfamily (Pmt1p and Pmt5p) interact in pairs
with members of the PMT2 subfamily (Pmt2p and Pmt3p). Pmt1p-Pmt2p and
Pmt5p-Pmt3p represent the predominant forms, whereas Pmt1p-Pmt3p and
Pmt5p-Pmt2p are only found under certain physiological conditions. Pmt4p
exclusively interacts with itself, to form homomeric complexes. Two highly
conserved amino acids (Arg and Glu) within membrane spans II and III are
essential for this Pmtp/Pmtp complex formation.
Pmt1p function analysis identified four invariant amino acids as indispensable
for maximum enzyme activity (E78, L314, L345, L408). However, the exact
function of these amino acids is not known. Furthermore, protein domains were
identified within Pmt1p, which are necessary for binding of a peptide substrate
(Ac-YATAV-NH2).