Identification and molecular characterization of the lysosomal matrix protein serine carboxypeptidase 1

Die lysosomale Matrix enthält mehr als 50 hydrolytische Enzyme, die an der Degradation von Makromolekülen wie Polysacchariden, Proteinen, Nukleinsäuren und Lipiden beteiligt sind. Neben ihrer klassischen katabolischen Funktion sind die Lysosomen zudem an einer Vielzahl von spezialisierten, zellulären Funktionen wie z. B. der Regulation von Hormonen und der Antigenpräsentation via MHC II beteiligt. Bis heute sind mehr als 40 lysosomale Speichererkrankungen, die auf einen Defekt lysosomaler Hydrolasen zurückzuführen sind, sowie zahlreiche Lysosomen-assoziierte Erkrankungen mit unbekannter Ätiologie beschrieben.Zur Identifizierung neuer lysosomaler Matrixproteine wurde eine Proteomanalyse Mannose-6-Phosphat-haltiger Proteine durchgeführt, bei der 32 bekannte lysosomale Proteine und die Serincarboxypeptidase 1 (Scpep1), das mammalian ependymin related protein 2 (MERP-2), Progranulin und das putative 66.3 kDa-Protein als neue, putativ lysosomale Proteine identifiziert wurden.Die Serincarboxypeptidase 1 wird aufgrund der Sequenzhomologie als Serincarboxypeptidase der Peptidase Familie S10 klassifiziert. In dieser Arbeit konnte die lysosomale Lokalisation der endogenen Scpep1 bestätigt werden. Desweiteren wurde die Glykosylierung, sowie die Prozessierung des Proteins vom 55 kDa großen Präproenzym zu einer Proteinform mit einer N-terminalen 34 kDa- und einer C-terminalen 18 kDa-Untereinheit untersucht.Die murine Scpep1 wird ubiquitär exprimiert und zeigt eine starke Expression in der Niere und im Darm. Zur funktionellen Charakterisierung der Scpep1 wurde ein Gene Trap Mausmodell etabliert und histologisch und biochemisch untersucht.The lysosomal matrix contains more than 50 hydrolytic enzymes that function in the degradation of macromolecules like polysaccharides, proteins, nucleic acids and lipids. Apart from their classical catabolic function, the lysosomes are involved in a variety of specialized cellular functions, like the regulation of hormones and the antigen presentation via MHC II molecules. Up to now, more than 40 lysosomal storage diseases (LSDs) have been directly linked to the deficiency of lysosomal hydrolases and a number of LSD-like diseases of unknown etiology are described.To identify new lysosomal matrix proteins a proteome analysis of mannose-6-phosphat containing proteins was performed, where 32 known lysosomal proteins and the novel, putative lysosomal proteins serine carboxypeptidase 1 (Scpep1), mammalian ependymin related protein 2 (MERP-2), progranulin and the hypothetical 66.3 kDa protein were identified.Due to its sequence homology the Scpep1 is classified as a carboxypeptidase of the peptidase family S10. Here, the lysosomal localisation of the endogenous Scpep1 was confirmed. Additionally, the glycosylation and the intracellular processing of the 55 kDa preproenzyme into a 35 kDa N-terminal fragment and a 18 kDa C-terminal fragment was examined.The murine Scpep1 displays a broad expression pattern with high expression levels in the proximal convoluted tubular epithelia of the kidney and in the epithelia of the digestive tract. For the functional characterisation of the Scpep1 a gene trap mouse model was established and estimated by histological and biochemical methods