Dipeptidyl peptidase 4 (DP 4, EC 3.4.14.5) is a serine protease that hydrolyses dipeptides from the N-termini of peptides with either proline, hydroxyproline or to a lesser extent alanine at the penultimate position. The type II integral membrane glycoprotein is a homodimer and involved peptide metabolism, cell adhesion and T-cell activation. As it inactivates the insulinotropic incretines GLP-1 and GIP, DP 4-inhibitors are used as novel anti-diabetic drugs to enhance insulin secretion from β-cells of the islets of Langerhans. Yet, DP 4 inhibitors have to be selective regarding additional DP 4-like enzymes like dipeptidyl peptidase 8 (DP 8), dipeptidyl peptidase 9 (DP 9) and fibroblast activation protein alpha (FAP) of the DP 4-gene family S9b, as well as dipeptidyl peptidase 2 (DP 2) of the S28 family. These enzymes exhibit DP 4 activity, though they have different sub-cellular localisations and little is known about their functions. While the role of DP 4 in glucose homeostasis has been proven possible paracrine or neuronal roles of DP 4-like enzymes in regulating insulin secretion from islets of Langerhans still had to be examined. Thus, the first part of the study dealt with characterisation of DP 4-like enzymes for the treatment of type 2 diabetes and included isolation of DP 4 isoforms to improve crystallisation conditions of native glycosylated DP 4 as well as the analysis of DP 4-like enzymes in various tissues, particularly in pancreatic islets of Langerhans. The second part of the thesis involved the identification and characterisation of DP 4 as an additional pharmaceutical target for anxiety, depression or schizophrenia, based on altered stress-related behaviour in DP 4-deficient rats, DP 4-/- k.o. mice and upon inhibition of DP 4 in vivo. The study included analysis of DP 4-like enzymes in rat neuronal tissues and human body fluids, identification of target substrates and target organs, inhibitor profile as well as target disease. As to improve crystallisation conditions, a new method was developed to solve the glycosylation-based microheterogeneity of 17 isoforms of purified porcine DP 4. This was achieved by elaborating on the refractionation method of preparative liquid-phase IEF to obtain 2-3 isoforms per fraction that were pure enough to acquire a 1.8 Å crystal structure with a unique tetrameric assembly of two homodimers. Characterisation of porcine islets of Langerhans and pancreas, using activity studies, enzymatic histochemistry, immuno-histochemistry and RT-PCR analysis, revealed that the majority of DP 4-like activity originates from the exocrine tissue. Immunohistochemical staining with anti-DP 4 pAb demonstrated the expression of DP 4 on capillaries surrounding the islets. However, sub-cellular fractionation and histochemical analysis also implied the presence of DP 4-like activity at different sub-cellular localisations. The presence of DP 2 could also be demonstrated in isolated granules and by enzymatic histochemical analysis. As DP 8 and DP 9 are cytosolic and DP 2 is not able to cleave any of the known DP 4 substrates, the results suggest that DP 4 also influences paracrine and neuronal regulation of insulin secretion from the -cells. Besides, a potential drug interaction between anti-diabetic DP 4 inhibitors and anti-hypertensive ACE inhibitors was identified when analysing DP 4-hydrolysis of neuropeptide Y (NPY) in serum due to additional C-terminal truncation by angiotensin converting enzyme (ACE). Thus, a suspected increase of vasocontrictive NPY1-36 by DP4 inhibitor may be compensated by C-terminal inactivation by ACE, but fails if ACE is also blocked. In addition, DP 4 was identified as a potential target for stress-related diseases such as anxiety, depression and schizophrenia. Although DP 2, DP 8 and DP 9 mostly contributed to the overall DP 4-like activity in neuronal tissues, high levels of DP 4 could be detected in the circumventricular organs (CVO). As the CVO’s lack the blood brain barrier, this result implies an important role of DP 4 at the neuroendocrino-immunological interphase, involving both stress axis: hypothalamic-pituitary-adrenal axis and the neuro-sympathico axis. Furthermore, assessing the metabolism of several stress-related neuropeptides in rat neuronal tissues and human body fluids, revealed that NPY is the target substrate of DP 4, though the two novel DP 4 substrates Galanin-like-peptide and rat Orexin B could also be identified. While no N-terminal truncation of NPY by DP 4 could be detected in human cerebrospinal fluids, DP 4-derived NPY3-36 was the major metabolite in human sera and ex vivo unfractionated blood, followed by ACE-like C-terminal truncation. Moreover, circulating NPY was found to be equally metabolised by endothelial DP 4 as well as soluble DP 4. Finally, metabolomic studies of NPY identified seven novel NPY-cleaving enzymes, including the lysosomal cathepsins D, B, L, S and G, tissue kallikrein and ACE. Dipeptidylpeptidase 4 (DP 4, EC: 3.4.14.5) ist eine Serinprotease, die N-terminal Dipeptide von Peptiden mit Prolin, Hydroxyprolin oder in geringerem Maße Alanin an vorletzter Stelle spaltet. Das integrale Typ II Membranglycoprotein ist ein Homodimer und in Peptidstoffwechsel, Zelladhäsion und T-Zellaktivierung involviert. Da es das insulinotropische Inkretin GLP-1 inaktiviert, werden DP 4-Hemmer als neue Antidiabetika zur erhöhten Insulinausschüttung eingesetzt. Die Hemmer müssen jedoch selektiv gegen die DP 4-ähnlichen Enzyme Dipeptidylpeptidase 8 (DP 8), Dipeptidylpeptidase 9 (DP 9) und das Fibroblast Aktivierungsprotein alpha (FAP) aus der DP 4-Gen-spezifischen Familie S9b sowie Dipeptidylpeptidase 2 (DP 2) aus der S28-Familie sein. Diese Enzyme haben ähnliche Aktivitäten, sind aber subzellulär unterschiedlich verteilt. Während die Rolle der DP 4 in der Glukose-Homöostase schon erwiesen ist, galt es eine mögliche parakrine und neuronale Rolle der DP 4-ähnlichen Enzyme in der Regulierung von Insulinausschüttung nachzuweisen. Dabei wurden folgende Aspekte bezüglich Typ-2-Diabetes untersucht: Isolierung der glykosilierten Isoformen der gereinigten DP 4 zur Aufklärung der 3D-Kristallstruktur und Charakterisierung der DP 4-ähnlichen Enzyme in verschiedenen Geweben und den Langerhans‘schen Inseln. Danach wurde die Identifizierung der DP 4 als ein neues pharmazeutisches Behandlungsziel für Angst, Depression und Schizophrenie, welche sich auf Verhaltensänderungen in DP 4-defizienten Ratten, DP 4-/- k.o. Mäusen und Hemmung der DP 4 in vivo unter Stress beziehen, behandelt. Die Studie umfasste eine Analyse der DP 4-ähnlichen Enzyme in neuronalen Geweben und humanen Körperflüssigkeiten, die Identifizierung der Hauptsubstrate und Zielorgane, das Inhibitorprofil sowie die psychiatrischen Indikationen. Eine neue Methode wurde entwickelt, um die 17 Isoformen der gereinigten Schweine-DP 4 in nur 2 bis 3 Isoformen pro Fraktion zu trennen. Dies wurde durch Einführung eines zweiten Refraktionierungsschritts mittels einer präparativen Flüssigphase-IEF erreicht. Eine Kristallstruktur mit einer Auflösung von 1,8 Å und einer tetrameren Anordnung zweier Homodimere wurde erhalten. Die Charakterisierung der Langerhans‘schen Inseln und des Schweinepankreas mittels Aktivitätsstudien, histochemischer Aktivitätsfärbung, Immunhistochemie und RT-PCR offenbarte, dass der größte Anteil der DP 4-Aktivität aus dem exokrinen Gewebe stammt. Eine DP 4-Expression in den Inseln umgebenden Blutgefäßen wurde immunhistochemisch nachgewiesen. Subzelluläre Fraktionierung und histochemische Aktivitätsfärbung zeigten DP 4-ähnliche Enzyme mit unterschiedlicher zellulärer Lokalisierung. DP 2 wurde anhand histochemischer Aktivitätsfärbung und Analyse isolierter Granulae in den Inseln ermittelt. Da sowohl DP 8 als auch DP 9 im Zytosol vorkommen und DP 2 nicht in der Lage ist DP 4-Substrate zu spalten, weisen die vorliegenden Ergebnisse auf zusätzliche parakrine und neuronale Funktionen der DP 4 in der Regulierung der Insulinausschüttung hin. Ferner wurde während einer Serumanalyse des DP 4-Substrates Neuropeptid Y (NPY) eine mögliche Medikamenten-Wechselwirkung zwischen antidiabetischen DP 4- und anihypertensiven ACE-Hemmern detektiert, da ACE zusätzlich NPY C-terminal spaltet. Eine durch DP 4-Hemmer zu erwartende Anreicherung von vasokonstriktiven NPY1-36 wird durch die von ACE verursachte Inaktivierung zu NPY1-34 kompensiert, jedoch wird diese unterbunden, wenn ACE ebenfalls blockiert wird. Außerdem konnte DP 4 als mögliches Behandlungsziel für die Indikationen Depression, Angst und Schizophrenie identifiziert werden. Obwohl in neuronalen Geweben der Anteil der DP 2-, DP 8- und DP 9-Aktivitäten höher war als die der DP 4, wurde eine hohe DP 4-Aktivität und Expression in den zirkumventrikulären Organen (ZVOs) gefunden. Da ZVOs keine Blut-Hirnschranke besitzen, deutet dies auf eine wichtige Rolle der DP 4 in der neuroendokrinen-immunologischen Interphase betreffs der beiden Stressachsen Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren Achse und neurosympathische Achse hin. Bei Untersuchungen des proteolytischen Abbaus mehrerer stressverwandter Neuropeptide in neuronalen Rattengeweben und humanen Körperflüssigkeiten, wurde NPY als das Hauptsubstrat der DP 4 bezüglich stressvermittelter Indikationen identifiziert sowie „Galanin-like peptide“ und Ratten-Orexin B als neue DP 4-Substrate entdeckt. Während im humanen Liquor cerebrospinalis keine DP 4-Trunkierung von NPY nachgewiesen wurde, ist das durch DP 4 gespaltene NPY3-36 der Hauptmetabolit in humanem Serum und Vollblut, gefolgt von der C-terminalen Inaktivierung durch ACE. Ferner wird NPY im Blut gleichermaßen von Endothel-DP 4 und löslicher DP 4 gespalten. Außerdem wurden durch Untersuchungen zum NPY-Metabolismus sieben neue NPY-spaltende Proteasen identifiziert, nämlich die lysosomalen Kathepsine D, B, L, S und G, Kallikrein 1 sowie ACE.