Die Inositolmonophosphatase (IMPase) reguliert als Schlüsselenzym des Phosphatidyl-Inositol-Signalwegs den Abbau des second messenger Inositoltrisphophat (IP3). Als wahrscheinliche molekulare Zielstruktur in der Behandlung der Bipolar Affektiven Störung ist die Erforschung der Regulation der IMPase von hoher medizinischer Relevanz. Seit Jahrzehnten werden Lithiumsalze, die die IMPase in therapeutischen Konzentrationen hemmen, in der Prophylaxe manischer Phasen eingesetzt. Die Therapie mit Lithiumsalzen birgt jedoch die Gefahr zahlreicher schwerwiegender Nebenwirkungen. Außerdem besitzt das Medikament eine geringe therapeutische Breite. Dies macht die Untersuchung alternativer Regulationsmöglichkeiten der IMPase als möglichem Ansatzpunkt für neue pharmakologische Therapien der Bipolar Affektiven Störung hochinteressant. In den letzten Jahren mehrten sich die Hinweise auf eine Regulation der IMPase durch Ca2+-bindende Proteine. Im Rahmen dieser Arbeit wurde mittels verschiedener in vitro-Methoden der Einfluss der Ca2+-bindenen Proteine Calbindin D28k (CB) sowie Calmodulin (CaM) auf die Enzymaktivität der IMPase untersucht. Hierzu wurden die Proteine heterolog in E. coli exprimiert und ein Phosphat-Akkumulationsassay zur Untersuchung der Enzymaktivität der IMPase etabliert. Für die funktionellen Untersuchungen mit CB konnte eine signifikante Steigerung der Aktivität der IMPase nachgewiesen werden. Im Vorfeld der funktionellen Untersuchungen der Enzymaktivität mit CaM konnte eine Ca2+-abhängige Bindung von CaM an die IMPase mittels zweier unabhängiger Experimente gezeigt werden. Da die freie Ca2+-Konzentration einen hemmenden Einfluss auf die Aktivität der IMPase hat, wurde die Ca2+-Bindung durch CaM mit einem Fluoreszenz-Assay kontrolliert. Hierdurch konnten die funktionellen Experimente mit CaM unter genau definierten Ca2+-Konzentrationen durchgeführt werden. In den funktionellen Untersuchungen mit CaM zeigte sich keine Modulation der IMPase. Weiterführende Experimente sollten der Identifizierung möglicher zusätzlicher Interaktionspartner der IMPase dienen. Dazu würden sich Immunpräzipitationsexperimente anbieten. Außerdem sollte eine Untersuchung der Interaktion zwischen IMPase und CaM in einem eukaryotischen Zellsystem erfolgen. Dies würde eine Aussage unter physiologischen Bedingungen ermöglichen.

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Die Inositolmonophosphatase (IMPase) reguliert als Schlüsselenzym des Phosphatidyl-Inositol-Signalwegs den Abbau des second messenger Inositoltrisphophat (IP3). Als wahrscheinliche molekulare Zielstruktur in der Behandlung der Bipolar Affektiven Störung ist die Erforschung der Regulation der IMPase von hoher medizinischer Relevanz. Seit Jahrzehnten werden Lithiumsalze, die die IMPase in therapeutischen Konzentrationen hemmen, in der Prophylaxe manischer Phasen eingesetzt. Die Therapie mit Lithiumsalzen birgt jedoch die Gefahr zahlreicher schwerwiegender Nebenwirkungen. Außerdem besitzt das Medikament eine geringe therapeutische Breite. Dies macht die Untersuchung alternativer Regulationsmöglichkeiten der IMPase als möglichem Ansatzpunkt für neue pharmakologische Therapien der Bipolar Affektiven Störung hochinteressant. In den letzten Jahren mehrten sich die Hinweise auf eine Regulation der IMPase durch Ca2+-bindende Proteine. Im Rahmen dieser Arbeit wurde mittels verschiedener in vitro-Methoden der Einfluss der Ca2+-bindenen Proteine Calbindin D28k (CB) sowie Calmodulin (CaM) auf die Enzymaktivität der IMPase untersucht. Hierzu wurden die Proteine heterolog in E. coli exprimiert und ein Phosphat-Akkumulationsassay zur Untersuchung der Enzymaktivität der IMPase etabliert. Für die funktionellen Untersuchungen mit CB konnte eine signifikante Steigerung der Aktivität der IMPase nachgewiesen werden. Im Vorfeld der funktionellen Untersuchungen der Enzymaktivität mit CaM konnte eine Ca2+-abhängige Bindung von CaM an die IMPase mittels zweier unabhängiger Experimente gezeigt werden. Da die freie Ca2+-Konzentration einen hemmenden Einfluss auf die Aktivität der IMPase hat, wurde die Ca2+-Bindung durch CaM mit einem Fluoreszenz-Assay kontrolliert. Hierdurch konnten die funktionellen Experimente mit CaM unter genau definierten Ca2+-Konzentrationen durchgeführt werden. In den funktionellen Untersuchungen mit CaM zeigte sich keine Modulation der IMPase. Weiterführende Experimente sollten der Identifizierung möglicher zusätzlicher Interaktionspartner der IMPase dienen. Dazu würden sich Immunpräzipitationsexperimente anbieten. Außerdem sollte eine Untersuchung der Interaktion zwischen IMPase und CaM in einem eukaryotischen Zellsystem erfolgen. Dies würde eine Aussage unter physiologischen Bedingungen ermöglichen.