Spaetzle
Protein der Drosophila melanogaster
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Spaetzle (auch Spätzle)[1] ist ein Protein der Fruchtfliege Drosophila melanogaster, das an der Embryonalentwicklung und an der Aktivierung der angeborenen Immunantwort beteiligt ist. Der Name wurde von der Nobelpreisträgerin Christiane Nüsslein-Volhard und Kollegen in Anlehnung an die Spätzle-artige Form der Larven von D. melanogaster geprägt,[2] wenn das Gen von Spaetzle homozygot mutiert ist und das dadurch codierte Protein nicht mehr funktionsfähig gebildet wird[3] (wie auch beim Gen des Proteins Nudel).[2]
Eigenschaften
Spaetzle bindet als Homodimer an den Toll-Rezeptor (ein dimerer Rezeptor)[4] in Fruchtfliegen. Durch alternatives Spleißen werden mehrere Isoformen von Spaetzle gebildet.[5] Spaetzle wird als Präprotein gebildet und nach Aktivierung der Serinprotease Spaetzle-processing Enzyme in die aktive Form gespalten. Nach Abspaltung der Signalsequenz entsteht Spaetzle (bestehend aus den Aminosäuren 26–326) und nach einer weiteren Spaltung das C-terminale Proteinfragment Spaetzle C106 (Aminosäuren 221–326).[6] Spaetzle besitzt Disulfidbrücken und ist glykosyliert.[6]
Embryonalentwicklung
In der Embryonalentwicklung der Fruchtfliegen ist Spaetzle an der Ausbildung der dorsoventralen Achse beteiligt.[7][5] Infolge der Aktivierung des Toll-Rezeptors in der Zellmembran der Embryonalzellen wird über eine Signaltransduktion der Transkriptionsfaktor Dorsal gebildet, mit einem Konzentrationsgradienten von ventral nach dorsal in den Zellkernen der Embryonalzellen im Blastodermstadium.[8] Das Protein Dorsal bestimmt die räumlich spezifische Genexpression vieler Gene der Zygote, die als Dorsal gene regulatory network bezeichnet werden.[8]
Angeborenes Immunsystem
Die Aktivierung des Spaetzle processing enzyme erfolgt durch Proteolyse nach Bindung von verschiedenen Bestandteilen von Pathogenen von D. melanogaster (grampositive Bakterien, Hefen und andere Pilze) an Proteasen.[9] Nach Aktivierung des Toll-Rezeptors durch Bindung eines Spaetzle-Dimers wird intrazellulär am Toll-Rezeptor zunächst MyD88 gebunden und anschließend ein unbekanntes Adapterprotein, Tube und die Proteinkinase Pelle.[10] Im weiteren Verlauf wird dadurch Cactus proteolytisch abgebaut und der zuvor an Cactus gebundene Transkriptionsfaktor Dorsal-related Immunity Factor (DIF) freigesetzt, welcher in den Zellkern transportiert wird und als Dimer die Genexpression von antimikrobiellen Peptiden einleitet,[11] darunter des antifungalen Peptids Drosomycin.[12]