Spaetzle

Dieser Artikel behandelt das Protein Spaetzle; zur gleichnamigen Teigware siehe Spätzle.

Spaetzle (auch Spätzle) 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, wenn das Gen von Spaetzle homozygot mutiert ist und das dadurch codierte Protein nicht mehr funktionsfähig gebildet wird (wie auch beim Gen des Proteins Nudel).

Spaetzle
Präkursor	326 Aminosäuren, 37.447 Da
Bezeichner
Externe IDs	UniProt: P48607
Vorkommen
Homologie-Familie	Hovergen
Orthologe (Fruchtfliege)
Entrez	43256
UniProt	P48607
Refseq (mRNA)	NM_001144644.2
Refseq (Protein)	NP_001138116.1
PubMed-Suche	43256

Eigenschaften

Vergleich des Toll-Signalwegs in Säugern, Garnelen und Fruchtfliegen

Spaetzle bindet als Homodimer an den Toll-Rezeptor (ein dimerer Rezeptor) in Fruchtfliegen. Durch alternatives Spleißen werden mehrere Isoformen von Spaetzle gebildet. 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). Spaetzle besitzt Disulfidbrücken und ist glykosyliert.

Embryonalentwicklung

In der Embryonalentwicklung der Fruchtfliegen ist Spaetzle an der Ausbildung der dorsoventralen Achse beteiligt. In Folge 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. Das Protein Dorsal bestimmt die räumlich spezifische Genexpression vieler Gene der Zygote, die als Dorsal gene regulatory network bezeichnet werden.

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. 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. 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, darunter des antifungalen Peptids Drosomycin.

Einzelnachweise

1. D. Stein, C. Nüsslein-Volhard: Multiple extracellular activities in Drosophila egg perivitelline fluid are required for establishment of embryonic dorsal-ventral polarity. In: Cell. Band 68, Nummer 3, Februar 1992, S. 429–440, PMID 1739964.
2. Christiane Nüsslein-Volhard in Biologie – Schülerlexikon – Lernhelfer. In: lernhelfer.de. 2010, abgerufen am 18. Dezember 2018. 
3. E. Seifert, F. Müller-Holtkamp, D. Marcey, H. Jäckle: Injection of wild-type cytoplasm and poly(A) RNA provokes phenotype rescue in spätzle mutant Drosophila embryos. In: Roux's archives of developmental biology : the official organ of the EDBO. Band 196, Nummer 2, Februar 1987, S. 78–82, doi:10.1007/BF00402028, PMID 28305461.
4. A. N. Weber, S. Tauszig-Delamasure, J. A. Hoffmann, E. Lelièvre, H. Gascan, K. P. Ray, M. A. Morse, J. L. Imler, N. J. Gay: Binding of the Drosophila cytokine Spätzle to Toll is direct and establishes signaling. In: Nature Immunology. Band 4, Nummer 8, August 2003, S. 794–800, doi:10.1038/ni955, PMID 12872120.
5. Y. DeLotto, C. Smith, R. DeLotto: Multiple isoforms of the Drosophila Spätzle protein are encoded by alternatively spliced maternal mRNAs in the precellular blastoderm embryo. In: Molecular & general genetics : MGG. Band 264, Nummer 5, Januar 2001, S. 643–652, PMID 11212919.
6. spz - Protein spaetzle precursor - Drosophila melanogaster (Fruit fly) - spz gene & protein. In: uniprot.org. 7. November 2018, abgerufen am 18. Dezember 2018 (englisch). 
7. D. Morisato, K. V. Anderson: The spätzle gene encodes a component of the extracellular signaling pathway establishing the dorsal-ventral pattern of the Drosophila embryo. In: Cell. Band 76, Nummer 4, Februar 1994, S. 677–688, doi:10.1016/0092-8674(94)90507-X, PMID 8124709.
8. D. S. Stein, L. M. Stevens: Maternal control of the Drosophila dorsal-ventral body axis. In: Wiley interdisciplinary reviews. Developmental biology. Band 3, Nummer 5, 2014 Sep-Oct, S. 301–330, doi:10.1002/wdev.138, PMID 25124754, PMC 4724419 (freier Volltext).
9. S. Kurata: Peptidoglycan recognition proteins in Drosophila immunity. In: Developmental & Comparative Immunology. Band 42, Nummer 1, Januar 2014, S. 36–41, doi:10.1016/j.dci.2013.06.006, PMID 23796791, PMC 3808481 (freier Volltext).
10. S. Valanne, J. H. Wang, M. Rämet: The Drosophila Toll signaling pathway. In: Journal of Immunology. Band 186, Nummer 2, Januar 2011, S. 649–656, doi:10.4049/jimmunol.1002302, PMID 21209287.
11. J. J. Sun, S. Xu, Z. H. He, X. Z. Shi, X. F. Zhao, J. X. Wang: Activation of Toll Pathway Is Different between Kuruma Shrimp and. In: Frontiers in Immunology. Band 8, 2017, S. 1151, doi:10.3389/fimmu.2017.01151, PMID 28979261, PMC 5611483 (freier Volltext).
12. B. Lemaitre, E. Nicolas, L. Michaut, J. M. Reichhart, J. A. Hoffmann: The dorsoventral regulatory gene cassette spätzle/Toll/cactus controls the potent antifungal response in Drosophila adults. In: Cell. Band 86, Nummer 6, September 1996, S. 973–983, doi:10.1016/S0092-8674(00)80172-5, PMID 8808632.