Refine
Year of publication
Keywords
- Immunologie (2)
- immunology (2)
- Allergie (1)
- Allergie (1)
- Allergie (1)
- Allergy (1)
- Allosterischer Effektor (1)
- Angiogenese (1)
- Antikörper (1)
- Birkenpollen (1)
Institute
- Pharmazie (32)
- Biochemie und Chemie (14)
- Biochemie, Chemie und Pharmazie (1)
- Die Rolle retinaler Perizyten nach einer Infektion mit dem Humanen Zytomegalievirus und deren mögliche Bedeutung für eine HCMV-Retinitis (2011)
- In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle retinaler Perizyten nach einer Infektion mit dem Humanen Zytomegalievirus und deren mögliche Beteiligung an einer HCMV-Retinitis untersucht. Zunächst wurde die Isolation, Kultivierung und Vermehrung von humanen retinalen Perizyten (HRP) etabliert. Eine erfolgreiche Isolation der HRP ist abhängig vom Alter des Spenders, welches unter 50 Jahren liegen sollte, als auch vom Zeitpunkt der Entnahme des Auges. Dabei sollten die Retinae spätestens nach 48 h post mortem aus den Augen präpariert werden. Nach Aufschluss mit einem Dispase/Kollagenase-Gemisch und Separation über ein Zellnetz wurden die isolierten Perizyten auf mit Fibronektin oder ECM (extrazelluläre Matrix) beschichtete Kulturflaschen ausgebracht. Aufgrund der Optimierung des Mediums war es zum ersten Mal möglich, humane retinale Perizyten über 12-15 Passagen zu kultivieren. Somit standen genügend Zellen zur Analyse der Infizierbarkeit mit HCMV und für die Reportergenanalyse zu Verfügung. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass diese Zellen mit HCMV infizierbar sind, jedoch keine lytische Infektion stattfindet und nur wenige Zellen einen zytopathischen Effekt zeigen. Mithilfe von Titerbestimmungen und elektronenmikroskopischen Aufnahmen infizierter Perizyten konnte die Virusreplikation und die Bildung reifer bzw. funktioneller Viruspartikel nachgewiesen werden. Zusätzlich wurde die Expression der viralen IE- und late-Proteine in HCMV-infizierten Perizyten mittels Immunfluoreszenzmikroskopie und quantitativer RealTime-PCR nachgewiesen. Während einer HCMV-Infektion werden unterschiedliche inflammatorische Prozesse induziert. Dazu gehört z. B. die Aktivierung zellulärer Transkriptionsfaktoren, welche durch ihre Bindung an Promotorregionen die Transkription verschiedener Gene die für Zytokine und Adhäsionsmoleküle kodieren, und andere Transkriptionsfaktoren beeinflussen (Pahl, 1999). Der Transkriptionsfaktor NF-κB wird als Hauptregulator für die HCMV-Replikation beschrieben, in retinalen Perizyten wird NF-κB jedoch nicht aktiviert. Mittels Immunfluoreszenzfärbung und Genexpressionsstudien konnte ein weiterer proinflammatorischer Prozess, die Überexpression von ICAM-1, in infizierten Perizyten nachgewiesen werden. ICAM-1 bewirkt die Infiltration und Anhaftung von Leukozyten an infizierten Zellen. Durch Adhäsionsstudien wurde eine 4,6-fach gesteigerte Anhaftung an HCMV-infizierten Perizyten nachgewiesen, welche durch blockierende Antikörper wieder aufgehoben werden konnte. Durch Expressionanalysen von Chemokin- und Interleukingenen mittels qRT-PCR und ELISA-Analysen konnten erhöhte Sekretionen von CCL2, CCL5, CXCL10 und IL-8 in HCMV-infizierten HRP nachgewiesen werden. Die Resultate einer Infektion mit Vollvirus wurden durch die Transfektion mit Expressionsplasmiden für die viralen Proteine IE1/2 bestätigt. Eine gesteigerte Expression der Zytokine wurde vor allem durch die Überexpression von IE2 und synergistisch durch IE1/2 nachgewiesen. Eine durch IE1 induzierte Expression wurde nur für CCL2 detektiert. Die viralen IE-Proteine sind potentielle Transaktivatoren viraler und zellulärer Promotoren. Ziel war es, den Einfluss auf die Promotoren der Zytokingene (von -3000bp bis 100 bp) durch Koexpression der viralen IE1/IE2-Proteine mittels Luciferase-Reportergenassays in HRP zu untersuchen. Nur der CCL2-Promotor (-1355/+55) zeigte eine erhöhte basale Promotor-aktivität. Um den Einfluss der IE-Proteine auf die Promotoren zu untersuchen, wurden Kotransfektionen mit den Expressionsplasmiden für IE1/2 und den Reportergen-konstrukten der Zytokingene durchgeführt. Dabei zeigten die Analysen mit den Minimalpromotoren (TATA-Box/NF-κB Bindungsstellen) keine erhöhten Luciferaseaktivitäten. NF-κB wurde durch eine HCMV-Infektion nicht aktiviert, somit ist die Transaktivierung der Promotoren von CCL2, CCL5, CXCL10, IL-8 und ICAM-1 in infizierten Perizyten vermutlich NF-κB unabhängig. Die Transaktivierung dieser Promotoren könnte durch AP-1 vermittelt sein, da die höchsten Luciferaseaktivitäten durch die Kotransfektion mit strangabwärts gelegenen Promotorbereichen erhalten wurden, in diesen Bereichen befinden sich potentielle Bindungsstellen für AP-1, SP-1 und anderer Transkriptionsfaktoren. Mittels Western Blot-Analyse wurde eine Induktion der Expression von AP-1 durch HCMV nachgewiesen, somit wird die HCMV-Replikation in HRP vermutlich über AP-1 vermittelt. In der vorliegenden Arbeit wurden primäre humane Perizyten isoliert und erstmals mit HCMV infiziert. Es konnte gezeigt werden, dass diese Zellen als Modellsystem zur Untersuchung einer HCMV-Retinitis von großer Bedeutung sind. Aufgrund ihres hohen Anteils in der Retina, ihrer schützenden Funktion für die Blut-Retina Schranke sowie ihrer Beteiligung an der HCMV-Retinitis spielen diese bisher nur wenig untersuchten Zellen, offensichtlich eine große Rolle im immunpriviligiertem Auge. Für die Etablierung neuer Therapieansätze für eine HCMV-Retinitis könnten detailliertere Untersuchungen retinaler Perizyten Aufschluss über den Replikationsmechanismus von HCMV und die damit verbundenen inflammatorischen Prozesse während einer HCMV-Retinits bieten.
- Epicutanoeus immunotherapy as a novel prophylactic and therapeutic strategy for birch pollen allergy (2014)
- The development of a convenient, effective and safe allergen-specific immunotherapy (SIT) for birch pollen allergy, one of the most prevalent allergic diseases in Northern Europe, North America and Northern Japan, is of crucial importance. Epicutaneous immunotherapy (EPIT) has gained attention as a safe and non-invasive alternative for subcutaneous immunotherapy, a conventional SIT. However, clinical studies showed a limited effcacy of EPIT, indicating the necessity of improvement of the treatment regime. In this study, we hypothesized that a combination of a hypoallergen with an appropriate adjuvant could be a strategy to improve EPIT. To verify this hypothesis, we aimed at investigating the efficacy of epicutaneous treatment with rBet v 1, the major birch pollen allergen, plus Toll-like receptor (TLR) agonists for prophylaxis and therapy of birch pollen allergy using a murine model of birch pollen-induced allergic asthma. Furthermore, the efficacy of rBet v 1B2, a hypoallergenic variant of Bet v 1, as a therapeutic allergen in EPI was pre-clinically investigated. TLRs recognize conserved microbial molecules (like PAMPs), and are known to promote the counter-regulation of TH2 responses by the induction of TH1-type and/or regulatory cytokines by immune cells. The hypoallergen Bet v 1B2 is a folding-variant of the wild-type allergen rBet v 1 with reduced allergenicity, but retained T-cell immunogenicity. The low allergenicity, could allow the application of hypoallergens in higher doses, and therefore provide a safer and more effective treatment to regulate T-cell immune responses. First, the expression and purification of recombinant Bet v 1 and Bet v 1B2 was optimized. Compared to natural proteins, recombinant proteins offer the possibility to use well-defined molecules with a consistent pharmaceutical quality. Using optimal Escherichia coli expression strains in combination with immobilized metal chelate affinity chromatography (IMAC) and size exclusion chromatography (SEC), we successfully prepared a large amount of rBet v 1 and rBet v 1B2 with a high purity. The allergenic potency of rBet v 1 and the hypoallergenic characteristics of rBet v 1B2 were confirmed by measurement of IgE reactivity and mediator release capacity using ELISA and basophil activation tests, respectively. In a second part, a murine model of birch pollen-induced allergic asthma was established. It was shown that intraperetoneal sensitization with an optimal dose of rBet v 1 and intranasal challenge with birch pollen extract induced elevated IgE levels, airway eosinophilia and pulmonary inflammation in BALB/c mice. The clinical features are comparable to those in patients with allergic asthma, indicating that sensitized and challenged mice could be used for a pre-clinical study to assess the efficacy of the treatment for birch pollen allergy. Next, we investigated the adjuvant effects of Polyadenylic:polyuridylic acid (Poly(A:U)), a TLR3 agonist, and R848 (resiquimod), a TLR7 agonist, in prophylactic EPI with rBet v 1 to intervene with birch pollen allergy. Here, we hypothesized that TLR3 and TLR7 could be possible target receptors to induce adjuvant effects in EPI, since these receptors are expressed in Langerhans cells and dermal dendritic cells, persistent antigen presenting cells in the cutaneous tissues. BALB/c mice received EPI with rBet v 1 alone, or plus Poly(A:U), or R848 on their depilated back using patches. Mice treated epicutaneously were then sensitized with rBet v 1 plus ALUM and intranasally challenged with birch pollen extract. We found that prophylactic EPI with rBet v 1 plus R848 inhibited the production of Bet v 1-specific IgE antibodies in sensitization, suppressed pulmonary inflammation and airway hyperreactivity upon challenge. In contrast to R848, no adjuvant effect of Poly(A:U) on suppression of asthmatic features was observed. Our results indicated that R848, but not Poly(A:U), could be a potential adjuvant for prophylactic EPI of birch pollen induced allergic asthma. Finally, the therapeutic potency of EPI with rBet v 1, or rBet v 1B2 alone, or plus R848 was assessed. After sensitization and challenge, mice received therapeutic EPI with rBet v 1 alone, or plus R848, and re-challenge with birch pollen extract. We found that therapeutic treatment with Bet v 1B2 reduced established Bet v 1-specific IgE antibodies, pulmonary inflammation and airway hyperreactivity upon re-challenge. Therapeutic treatment with the recombinant wild-type allergen does not influence these key characteristics of allergic asthma. In contrast to the findings in the prophylactic treatment with rBet v 1 plus R848,no therapeutic benefit was found upon combination with R848. This could be due to the high number of treatment days. Reduction of this number may lead to a beneficial effect. However, these findings indicate that Bet v 1B2 could be a potential therapeutic agent for the treatment of established birch pollen induced allergic asthma. In conclusion, this study demonstrates for the first time that prophylactic EPI with the recombinant form of Bet v 1 in combination with R848 could prevent and suppress asthmatic features in an established birch pollen allergy. Not only therapeutic, but also prophylactic applications of EPI could be of importance to prevent allergic sensitization, considering the high prevalence of allergic diseases. R848 could be a potential adjuvant for enhancing the prophylactic potential of EPI for the treatment of birch pollen allergy. Furthermore, the beneficial use of the hypoallergen Bet v 1B2 in therapeutic EPI was demonstrated by intervention of established asthmatic features. In the future, a combination of hypoallergens alone or together with adjuvants in EPIT could lead to a more convenient and effective therapeutic treatment of established birch pollen induced allergic asthma.
- Neue Ansätze zur Charakterisierung von Biopharmazeutika mittels Massenspektrometrie (2014)
- Biopharmazeutika sind heutzutage ein wichtiger Bestandteil des Arzneimittelmarktes. Ihr komplexer Aufbau und ihre Mikroheterogenität erfordern eine genaue strukturelle Charakterisierung auf verschiedenen Ebenen der Moleküle, wobei die Anwendung neuer Methoden von den entsprechenden Richtlinien durchaus erwünscht ist. Die Massenspektrometrie als Analysemethode hat sich in diesem Gebiet bereits fest etabliert. Verschiedenste massenspektrometrische Untersuchungen können an den intakten Biopharmazeutika sowie an größeren und kleineren Bruchstücken derselben durchgeführt werden. Trotzdem wird meist auf wenige, lange etablierte Protokolle zurückgegriffen, die häufig mit langwieriger Probenvorbereitung verbunden sind. Bei der Analyse der Glykosylierung wird immer noch die chromatographische Trennung mit anschließender Detektion durch UV- oder Fluoreszenzmessung bevorzugt. In dieser Arbeit sollten die Möglichkeiten der Massenspektrometrie bei der Analyse von Biopharmazeutika genauer untersucht werden. Dazu gehört auch, den hohen Informationsgehalt der üblichen chromatographischen Auftrennung von Peptiden aus einem proteolytischen Verdau vollständig zu nutzen. Es wurde gezeigt, dass die manuelle Auswertung der Analyse zusätzliche Ergebnisse bringt, und dass gleichzeitig eine Analyse von posttranslationalen und prozessbedingten Modifikationen möglich ist. Zudem wurde der Verdau mit der Protease Trypsin auf das jeweilige Biopharmazeutikum und auf das Ziel der Analyse optimiert. Da mit Trypsin eine vollständige Sequenzabdeckung nicht erreichbar war, wurden zusätzlich verschiedene weniger spezifische Proteasen angewendet. Alle untersuchten weniger spezifischen Proteasen (Elastase, Chymotrypsin und Thermolysin) waren für eine solche Analyse gut geeignet. Die Komplementarität von MALDI- und ESI-MS-Analysen konnte durch ihre Kombination optimal ausgeschöpft werden. Zudem wurden weitere Methoden zur Erhöhung der Sequenzabdeckung wie die Derivatisierung der Peptide mit TMTzero vorgestellt. Für die Analyse intakter Biopharmazeutika wurden neben der Größenausschlusschromatograph und gelelektrophoretischen Trennungen sowohl MALDI- als auch ESI-MS-Analysen verwendet. Die Trennung großer Proteinmoleküle in kleinere Untereinheiten erleichterte dabei die massenspektrometrische Analyse maßgeblich. Die Fragmentierung der Biopharmazeutika mittels MALDI-ISD war für die Bestimmung der Protein-N- und C-Termini sehr gut geeignet. Die Analyse der Glykosylierung wurde an den freien N-Glykanen aus einem PNGaseF-Verdau sowie an Glykopeptiden aus einem Verdau mit Pronase durchgeführt. Die freien N-Glykane konnten zudem für die MALDI-MS-Analyse mit der MALDI-Matrix 3-Aminochinolin direkt auf dem Probenteller derivatisiert werden. Die Derivatisierung und Vermessung der N-Glykane wurde zunächst an verschiedenen Standardoligosacchariden, Humanmilcholigosacchariden und N-Glykanen aus Standardglykoproteinen optimiert. Durch die Fragmentierung der N-Glykane konnten diese sequenziert und isomere Strukturen unterschieden werden. Bei einem Pronaseverdau wurden Proteine so weit verdaut, dass nur noch einzelne Aminosäuren bzw. Di- oder Tripeptide übrig blieben. Lediglich die Glykosylierungsstellen waren durch die voluminösen Glykanstrukturen vor dem Verdau geschützt und behielten eine kurze Peptidsequenz, die für eine Identifizierung der Glykosylierungsstelle ausreichend war. So konnten die N- und O-Glykopeptide direkt ohne Aufreinigung mittels MALDI-MS aus den Verdauansätzen analysiert werden, ohne dass nicht glykosylierte Peptide störten. Das Verdauprotokoll wurde zunächst an mehreren Standard-N- und -O-Glykoproteinen optimiert und anschließend auf die untersuchten Biopharmazeutika angewendet. N- und O-Glykopeptide konnten sogar nebeneinander analysiert werden. Die hohe Massengenauigkeit des verwendeten MALDI LTQ-Orbitrap Massenspektrometers ließ eine eindeutige Identifizierung der Glykopeptide mit Hilfe eines dafür entwickelten Programms zu. Weiterhin konnte die Identifizierung durch die Fragmentierung der Glykopeptide unterstützt werden. Somit konnten in dieser Arbeit verschiedene massenspektrometrische Analysen von Biopharmazeutika neu entwickelt, optimiert oder vereinfacht werden. Dabei wurden für jede Strukturebene (intaktes Molekül, größere und kleinere Fragmente) sowohl Ansätze mit MALDI-MS als auch mit ESI-MS verfolgt. Einige Methoden, die in der Proteomforschung bereits Anwendung fanden, konnten erfolgreich auf Biopharmazeutika übertragen werden. Die Arbeit zeigt, dass die Massenspektrometrie ein großes Potential in der Analyse der Biopharmazeutika besitzt, das aber bisher noch nicht vollständig ausgeschöpft wird. Durch die Wahl der richtigen Methoden und der geeigneten Instrumentierung wird eine vollständige strukturelle Charakterisierung ermöglicht.
- Detaillierte Analyse von Proteinglykosylierung mittels quantitativer Probenvorbereitung und komplementärer LC-MS (2011)
- Die N- und O-Glykosylierung von Proteinen ist gekennzeichnet durch eine hohe strukturelle und funktionelle Komplexität. Da verschiedene Glykanstrukturen und Glykosylierungsstellen selbst innerhalb eines Proteins unterschiedliche Aufgaben erfüllen können, ist sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die Pharma-Industrie eine stellenspezifische Analytik zur Aufklärung der biologischen Bedeutung und bei therapeutischen Proteinen zur Gewährleistung von Sicherheit und gleichbleibenden pharmakologischen Eigenschaften essentiell. Die niedrige Abundanz sowie die hohe Komplexität durch die variablen Glykanzusammensetzungen und Verzweigungsmöglichkeiten sowie der daraus resultierende Mikroheterogenität an jeder einzelnen Stelle stellt jedoch eine besondere Herausforderung an die Analytik dar. In dieser Arbeit wurden deshalb auf verschiedenen Ebenen der Probenvorbereitung, der chromatographischen Separation sowie der MS-Analyse- Methoden und Techniken entwickelt und charakterisiert, um die stellenspezifische Analytik der Proteinglykosylierung zu vereinfachen. In einem ersten Schritt wurde die hohe Komplexität eines Glykoproteinverdaus reduziert. Es wurden verschiedene Methoden zur Glykopeptidanreicherung miteinander verglichen, wobei sich die HILIC-Festphasenextraktion unter optimierten Bedingungen durch eine sehr hohe Selektivität und Effizienz auszeichnete. Zur Methodenoptimierung wurden verschiedene HILIC-Materialien (Silika, Amino, Mikrokristalline Cellulose, TSKgel Amide-80 und ZIC®-HILIC) eingesetzt und durch eine Variation der Anreicherungsbedingungen die Hauptretentionsmechanismen für jedes Material beschrieben. TSKgel Amide-80 sowie ZIC®-HILIC sind am besten geeignet, da unter optimierten Bedingungen sekundäre Retentionsmechanismen wie elektrostatische Wechselwirkungen deutlich reduziert werden und die hydrophile Verteilung den Hauptretentionsmechanismus darstellt. Des Weiteren wurde gezeigt, dass Parameter wie die Pufferzusammensetzung, Inkubationszeiten und die Volumenverhältnisse zwischen HILIC-Suspension, Binde-, Wasch- und Elutionspuffer entscheidend die Reproduzierbarkeit, Ausbeute und Selektivität beeinflussen. Unter Berücksichtigung dieser Beobachtungen wurde ein Protokoll entwickelt, mit welchem Glykopeptide selektiv und quantitativ, d.h. ohne Präferenz für bestimmte Glykanstrukturen, aus komplexen Proben angereichert werden können. In Kombination mit Titandioxid zur selektiven Anreicherung sialylierter Glykopeptide bei bestimmten Fragestellungen ermöglichten in dieser Arbeit beide Methoden eine detaillierte Charakterisierung sowohl von N- als auch von O-Glykopeptiden. Die Hydrazinchemie erwies sich aufgrund eines zu komplexen Arbeitsschemas und einer unzureichenden Wiederfindung als nicht geeignet. Da je nach Aminosäuresequenz oft mit einer einzigen Protease (z.B. Trypsin) nicht alle Glykosylierungsstellen aufgrund ihrer Eigenschaften (z.B. Größe, Hydrophobizität) für die Anreicherung und LC-MS-Analyse zugänglich sind, kamen in dieser Arbeit weitere Proteasen zum Einsatz. Durch eine sequentielle Kombination von Trypsin mit Endoproteinase Glu-C bzw. Trypsin mit Chymotrypsin konnten in allen Proteinen sämtliche N-Glykosylierungsstellen nach einer Anreicherung identifiziert werden. Bei der Analyse von O-Glykopeptiden verbesserte zusätzlich die N-Deglykosylierung des intakten Proteins und die Abtrennung der freien N-Glykane mittels Ultrafiltration vor der Anreicherung die Analytik. Neben den bereits für die N-Glykopeptide beschriebenen Enzymkombinationen wurde außerdem Proteinase K eingesetzt, um die O-Glykopeptide z.B. von Fetuin effizient anzureichern und mittels LC-ESI-MS2/MS3 zu charakterisieren. Dies war mit einem Trypsinverdau alleine nicht möglich. Die Komplexität nach einer Glykopeptidanreicherung ist jedoch aufgrund unterschiedlicher Glykanstrukturen und Glykosylierungsstellen immer noch so hoch, dass bei 1-dimensionalen HPLC-Läufen Koelution von Glykopeptiden zu einer unzureichenden Detektion niedrig-abundanter Formen führen kann. Aus diesem Grund wurden die komplementäre HPLC-Phasen RP18 und ZIC®-HILIC eingesetzt, um sich chromatographisch die differenzierenden Eigenschaften von Peptidgerüst und Glykanrest zunutze zu machen. ZIC®-HILIC ermöglicht die Auftrennung überwiegend nach der Glykanstruktur und RP18e nach Peptidsequenz und Anzahl an Sialinsäuren. Durch die Kombination beider Phasen in 1- und 2-dimensionalen HPLC-Konfigurationen konnten deutlich mehr unterschiedliche Glykoformen nachgewiesen und die Detektion niedrig-abundanter Glykopeptide ermöglicht werden, die bei der Verwendung von nur einer stationären Phase nicht identifiziert werden konnten. Zusammen mit einer komplementären MS-Analytik, die sowohl ESI als auch MALDI sowie unterschiedliche Fragmentierungstechniken wie CID, ETD, PSD oder CID-MS2/MS3 umfasste, konnten N- und O-Glykopeptide stellenspezifisch und vollständig sowohl mit ihrem Peptid- als auch mit ihrem Glykananteil charakterisiert werden. Für bestimmte quantitative Fragestellungen wurden außerdem die beschriebenen Anreicherungsmethoden mit dem zur Quantifizierung eingesetzten N-Glycan Mapping kombiniert und ein Arbeitschema entwickelt, mit welchem bei einem mehrfach glykosylierten Protein die Verhältnisse der unterschiedlichen Glykanstrukturen an den einzelnen Glykosylierungsstellen getrennt voneinander quantifiziert werden können. Mit jeder einzelnen, in dieser Arbeit beschriebenen Methode wird ein beträchtlicher Informationsgewinn erzielt, doch erst durch die Kombination einer effizienten Probenvorbereitung, einer komplementären HPLC-Separation, verschiedener MS/MS-Techniken und Methoden zur Quantifizierung kann die Glykosylierung eines komplexen Proteins stellenspezifisch und detailliert beschrieben werden.
- Strukturelle Modifikation der Hauptallergene aus Sellerie und Karotte zur Reduktion der allergenen Reaktivität und Verwendung als mögliche Immuntherapeutika (2016)
- Eine spezifische Immuntherapie der Allergie, wie sie für die Pollen- und Bienengiftallergie angewandt wird, ist für Nahrungsmittelallergien wegen des hohen Risikos lebensbedrohlicher Nebenwirkungen und fehlender Wirksamkeit nicht etabliert. Somit bleibt vielen Nahrungsmittelallergikern nur die Vermeidung der allergieauslösenden Lebensmittel zur Prävention allergischer Reaktionen. Neuartige Ansätze zur Immuntherapie von Allergien beschreiben unter anderem die Verwendung sogenannter hypoallergener Proteine. Diese sind meist Allergene, deren Struktur dahingehend verändert wurde, dass sie trotz intakter Immunogenität eine reduzierte IgE-Bindungseigenschaft und damit eine verminderte Allergenität aufweisen. Studien am Hauptallergen der Birke haben gezeigt, dass sowohl die Mutation von IgE relevanten Epitopen, als auch Multimerisierungen der Birkenpollenallergene zu solchen Hypoallergenen führen. Mit dieser Arbeit sollte untersucht werden, inwieweit sich solche gezielten Mutationen und Oligomerisierungen auf die Hauptallergene von Sellerie und Karotte übertragen lassen. Ein weiterer Punkt der Studie lag darin, zu untersuchen, ob Oligomerisierung allein oder in Kombination mit Mutationen einen größeren Einfluss auf die immunogenen Eigenschaften bewirkt. Wichtig für die Konzeption hypoallergener Proteine ist das Wissen, um wichtige IgE bindende Epitope auf Allergenen. Für das Hauptallergen aus Birke (Bet v 1) ist die exponierte P-Loop-Region als wichtiges Epitop beschrieben. Die Sellerieallergie ist in Mitteleuropa oft auf eine IgE-Kreuzreaktivität mit Bet v 1 zurückzuführen, weshalb auch das Hauptallergen aus Sellerie (Api g 1), von welchem zwei Isoformen beschrieben sind, näher im Bereich der P-Loop-Region untersucht wurde. Die in dieser Arbeit als stärker IgE bindende bestätigte Isoform Api g 1.01 zeigt allerdings genau in dieser Region eine wichtige Abweichung von Bet v 1, weshalb eine Mutante hergestellt wurde, welche in diesem Bereich dem Bet v 1 angepasst wurde. Mit Hilfe von IgE-Bindungsstudien konnte gezeigt werden, dass diese Veränderung zu einer Verstärkung der Bindung von IgE aus Seren von Birkenpollenallergikern führte, während Seren von Sellerieallergikern, die ausschließlich auf die Isoform Api g 1.01 sensibilisiert waren, eher eine unveränderte IgE-Bindung an diese Mutante zeigten. Seren von Patienten, die auf beide Isoformen sensibilisiert waren, zeigten wie die Birkenpollenallergiker eine erhöhte Reaktivität auf diese Mutante. Da die zweite Isoform, Api g 1.02, allerdings nur eine geringe Relevanz bei der Sellerieallergie spielt, kann durch die Ergebnisse mit dieser Mutante gefolgert werden, dass die P-Loop-Region für die birkenpollenassoziierte Sellerieallergie ein weniger wichtiges IgE-Epitop ist, als für das homologe Birkenpollenallergen. Die gerichtete Mutation der P-Loop-Region kann somit bei Api g 1.01 nicht als Strategie zur Herstellung hypoallergener Derivate in Betracht gezogen werden. Weiterführende Studien bezüglich der relevanten IgE-Epitope des Hauptallergens aus Sellerie sind demnach nötig. Ein weiterer wichtiger Ansatz zur Herstellung hypoallergener Mutanten ist die Zerstörung der dreidimensionalen Struktur von allergenen Proteinen, so dass keine Konformationsepitope mehr vorhanden sind, welche hauptsächlich für die IgE-Bindung verantwortlich sind. In der Regel sind solche Proteine nicht mehr in der Lage IgE im Patientenserum zu binden, können aber in vivo eine zelluläre Immunogenität auslösen. Dazu wurden neben den jeweiligen Isoformen der Hauptallergene von Sellerie (Api g 1) und Karotte (Dau c 1) auch 111P-Mutanten dieser Proteine rekombinant hergestellt, welche eine zerstörte Sekundärstruktur aufwiesen. Sowohl für Sellerie als auch für Karotte, waren die mutierten Proteine nicht mehr in der Lage, die jeweiligen spezifischen IgE-Antikörper in Patientenserum zu erkennen. Sie wiesen somit eine reduzierte Allergenität auf, was sie zu möglichen geeigneten Kandidaten für eine Immuntherapie machen. Wichtig für einen Mechanismus zur effektiven Immuntherapie ist aber auch die Induktion von blockierenden IgG-Antikörpern, welche unter anderem das Allergen binden und somit verhindern, dass es zu einer Kreuzvernetzung von IgE kommt, welches über den FceRI-Rezeptor auf der Oberfläche von Mastzellen gebunden ist. In dieser Studie konnte mittels eines Mausmodells in vivo gezeigt werden, dass die beiden Isoformen Dau c 1.01 und Dau c 1.02 des Hauptallergens aus Karotte, welche keine intakten IgE-Epitope mehr aufwiesen trotzdem noch in der Lage waren solche blockierenden Antikörper zu induzieren. Die Funktionalität dieser Antikörper mit IgE um das Allergen zu konkurrieren, wurde mittels Inhibition der Bindung von humanem IgE an das entsprechende Allergen durch Zugabe der entsprechenden Mausseren, welche die gebildeten IgG Antikörper enthielten, nachgewiesen und war vergleichbar mit der Inhibitionswirkung von Seren der Mäuse, die mit den Wildtyp-Allergenen immunisiert wurden. Wurden Proteine eingesetzt, die nicht nur eine zerstörte Struktur aufwiesen, sondern auch noch als Dimer der beiden Dau c 1 Isoformen mit zerstörter Struktur vorlagen (Dau c 1FP111P), so konnte eine verstärkte Induktion von blockierenden Antikörpern mit erhöhter IgE-Inhibitionswirkung beobachtet werden. Somit ist die Multimerisierung von Allergenen bei gleichzeitiger Zerstörung der Struktur ein geeigneter Ansatz zur Herstellung von hypoallergenen Proteinen. Da Immuntherapeutika möglichst nicht in der Lage sein sollten allergische Reaktionen auszulösen, indem sie mit bestehenden IgE-Antikörpern kreuzreagieren, wurden die hier untersuchten hypoallergenen Proteine auch in Kreuzreaktivitätsstudien eingesetzt. Diese haben gezeigt, dass nur hohe Immunisierungsdosen zur Induktion von IgE führten, welches mit den Wildtyp-Allergenen kreuzreaktiv war. Da aber zur Induktion von blockierenden IgG-Antikörpern bereits eine geringe Dosis an verändertem Allergen ausreichend war, ist dies zu vernachlässigen. Mittels Untersuchungen von IgE-bindenden-Epitopen und gezielter Veränderung von Allergenen, konnte in dieser Studie gezeigt werden, dass nicht nur die Zerstörung der Struktur oder die Oligomerisierung von Allergenen, sondern die Kombination der beiden Methoden eine geeignete Strategie zur Entwicklung neuer Reagenzien für die klassische spezifische Immuntherapie der Lebensmittelallergie darstellen kann.
- Dimerisierung der Taspase1 ist eine Voraussetzung für ihre funktionelle Aktivierung (2011)
- Taspase1 ist eine Threonin-Aspartase, die das MLL-Protein an zwei konservierten Erkennungssequenzen (CS1 und CS2) hydrolysiert. Die daraus entstehenden Spaltprodukte, p320N und p180C bilden ein stabiles Heterodimer und fügen sich mit zahlreichen Proteinen zu einem Multiproteinkomplex zusammen, der die epigenetischen Prozesse während der Embryogenese, Zellzyklus und Stammzell-Wachstum steuert. Der MLL-Komplex weist eine spezifische Histon-Methyltransferase-Aktivität für Lysin-4 des Histon 3 Proteins auf (H3K4me3). Diese spezifische Aktivität hält ein Muster der aktiven Gene während der Entwicklung und Zelldifferenzierung aufrecht. Das AF4-MLL Fusionsprotein, welches durch die chromosomale Translokation t(4;11) gebildet wird, ist ebenfalls ein Substrat von Taspase1. Die Hydrolyse dieses Fusionsproteins führt ebenfalls zu Spaltprodukten, die zunächst miteinander ein Heterodimer bilden, um anschliessend einen onkogenen Multiproteinkomplex auszubilden. Dieser Komplex scheint hämatopoietische Stammzellen zu "reprogrammieren" und den Ausbruch einer lymphoblastischen Leukämie auszulösen. Die Aktivität der Taspase1 selbst wird durch Eigen-Proteolyse reguliert. Es wird zunächst als Proenzym (p50) hergestellt, das anschliessend durch Autoproteolyse in die enzymatisch aktive Form konvertiert wird. Taspase1 ist ein enzymatisch strikt kontrolliertes Enzym mit geringer Substratanzahl. Neben MLL gibt es nur wenige, bekannte Substrate; allerdings scheint Taspase1 in den Zellen solider Tumoren überexprimiert zu sein. Daraus kann postuliert werden, dass Taspase1/MLL-Aktivität für diese Tumorarten von bedeutung ist. Taspase1 ist die einzige bislang bekannte Protease in Säugerzellen, die dazu befähigt ist, das Leukämie-spezifische AF4-MLL proteolytisch zu spalten und damit seine onkogenen Eigenschaften zu aktivieren. Eine spezifische Inhibierung der Taspase1 könnte deshalb eine mögliche Methode zur Therapie von t(4;11)-Leukämie darstellen. Aus diesem Grund war Taspase1 als ein potentielles Wirkstoffziel interessant und wurde im Rahmen dieser Arbeit genauer untersucht. Um die Funktionsweise von Taspase1 zu untersuchen, wurde die 2005 veröffentlichte Kristallstruktur der Taspase1 als Grundlage für alle weiteren Arbeiten verwendet. Da die Struktur allerdings nur unvollständig aufgelöst war, wurden die unaufgelösten Bereiche mittels bioinformatischer Tools in Kooperation mit Tim Geppert (Arbeitskreis von Prof. Dr. Gisbert Schneider) modelliert. Die Modellierung führte zu einem detaillierteren Modell des Taspase1-Proenzyms, also dem Zustand vor der autokatalytischen Aktivierung. Taspase1 weist interessanterweise nur Homologien zu L-Asparaginasen-2 (Familie der Hydrolasen), darunter Glycosylasparaginase, auf. Glycosylasparaginase durchläuft ebenfalls einen Autokatalyse-Prozess, allerdings nach einem N-O-Acyl-shift-Mechanismus. Daher wurde Taspase1 zunächst anhand geeigneter Experimente daraufhin überprüft, ob hier ebenso ein solcher Mechanismus für die Autokatalyse in Betracht kommt. Allerdings widerlegten die durchgeführten Experimente diese Vermutung. Um die molekulare Funktionsweise der Taspase1 zu eruieren, wurde nun das modellierte Taspase1-Proenzym verwendet. Dies erlaubte die Identifizierung von kritischen Aminosäuren. Durch Mutationsanalysen konnte so die Funktion von Taspase1 aufgeklärt werden. So wurde ein intrinsischer Serin-Protease-Mechanismus für den Prozess der Autokatalyse entdeckt. Dabei spielt Serin-291 - unmittelbar in der Nähe des katalytischen Zentrums - eine wesentliche Rolle. Anhand weiterer Mutationsanalysen konnte dann schrittweise der Aktivierungsmechanismus von Taspase1 aufgeklärt werden. Dabei scheint die Homodimerisierung zweier Taspase1- Proenzyme der wesentliche Schlüssel für die vollständige Aktivierung der Taspase1 zu sein. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Aminosäuren Tryptophan-173, Arginin-262, und Glutaminsäure-295 als kritische Aminosäuren identifiziert. Weiterhin konnte anhand der funktionellen Analyse aller Mutanten zuletzt eine trans-dominant-negative Taspase1-Variante (C163E-S291A; tdn-TASP1) hergestellt werden. Das proenzymatische Monomer dieser Mutante ist dabei befähigt, mit einem Wildtyp-Taspase1-Monomer zu heterodimerisieren und seine Aktivität vollständig zu inhibieren. Die Funktion dieser trans-dominant-negativen Mutante validierte den in dieser Arbeit postulierten Aktivierungsmechanismus der Taspase1, der nun zukünftig für ein rationales Wirkstoff-Design verwendet werden kann.
- Leukocyte attraction and transmigration in type 1 diabetes: neutralization of CXCR3 and JAM-C reduces the severity of disease (2010)
- Type 1 diabetes (T1D) is a chronic T cell-mediated autoimmune disorder that results in the destruction of insulin-producing pancreatic ß cells leading to life-long dependence on exogenous insulin. Attraction, activation and transmigration of inflammatory cells to the site of ß-cell injury depend on two major molecular interactions. First, interactions between chemokines and their receptors expressed on leukocytes result in the recruitment of circulating inflammatory cells to the site of injury. In this context, it has been demonstrated in various studies that the interaction of the chemokine CXCL10 with its receptor CXCR3 expressed on circulating cells plays a key role in the development of T1D. Second, once arrived at the site of inflammation adhesion molecules promote the extravasation of arrested cells through the endothelial cell layer to penetrate the site of injury. Here, the junctional adhesion molecule (JAM) JAM-C expressed on endothelial cells is involved in the process of leukocyte diabedesis. It was recently demonstrated that blocking of JAM-C efficiently attenuated cerulein-induced pancreatitis in mice. In my thesis I studied the influence of the CXCL10/CXCR3 interaction on the one hand, and of the adhesion molecule JAM-C on the other hand, on trafficking and transmigration of antigen-specific, autoaggressive T cells in the RIP-LCMV mouse model. RIP-LCMV mice express the glycoprotein (GP) or the nucleoprotein (NP) of the lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) as a target autoantigen specifically in the ß cells of the islets of Langerhans and turn diabetic after LCMV-infection. In my first project I found that pharmacologic blockade of CXCR3 during development of virus-induced T1D results in a significant delay but not in an abrogation of overt disease. However, neither the frequency nor the migratory properties of islet-specific T cells was significantly changed during CXCR3 blockade. In the second project I was able to demonstrate that JAM-C was upregulated around the islets in RIP-LCMV mice after LCMV infection and its expression correlated with islet infiltration and functional ß-cell impairment. Blockade with a neutralizing anti-JAM-C antibody slightly reduced T1D incidence, whereas overexpression of JAM-C on endothelial cells did not accelerate virus-induced diabetes. In summary, our data suggest that both CXCR3 as well as JAM-C are involved in trafficking and transmigration of antigen-specific autoaggressive T cells to the islets of Langerhans. However, the detection of only a moderate influence on the onset of clinical disease during CXCR3 or JAM-C blockade reflects the complex pathogenesis of T1D and indicates that several different inflammatory factors need to be neutralized in order to achieve a stable and persistent protection from disease.
- High thioredoxin-1 levels in rheumatoid arthritis patients diminish binding and signalling of the monoclonal antibody Tregalizumab (2016)
- The humanized non-depleting anti-CD4 monoclonal antibody Tregalizumab (BT-061) is able to selectively activate the suppressive function of regulatory T cells and has been investigated up to phase 2b in clinical trials in patients suffering from rheumatoid arthritis (RA). A pharmacokinetic-pharmacodynamic model, which is based on clinical data from RA and healthy subjects, used the cell surface CD4-down-modulation as marker of the antibodies' activity. This model surprisingly revealed a stronger effect of Tregalizumab in healthy subjects compared to RA patients. This thesis presents a series of experiments performed to understand this phenomenon. To counteract oxidative stress, which is strongly associated with RA pathophysiology, the organism employs the small oxidoreductase thioredoxin-1 (Trx1). Therefore, augmented expression and secretion of Trx1 was seen in many studies the synovial fluid and plasma of RA patients. Moreover, the binding site of Tregalizumab is in close proximity to a disulfide bond in domain 2 (D2) of CD4, which is a known target for a reduction by Trx1. So, this thesis also evaluated the influence of Trx1 on binding of Tregalizumab to its target CD4. With the experiments reported herein, it was possible to demonstrate that specific reduction of the D2 disulfide bond of CD4 by Trx1 led to diminished binding of Tregalizumab to recombinant human soluble CD4 (rh sCD4) and membrane-bound CD4 on T cells from a human leukemia cell line and peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Moreover, the experiments revealed that this caused changes in the Tregalizumab-induced CD4 signalling pathway via the lymphocyte-specific protein tyrosine kinase p56Lck. In summary, this thesis provides evidence that high Trx1 levels in RA patients compared to healthy subjects are a potential valid reason for diminished binding of Tregalizumab to CD4-positive T cells and offers an explanation for the observed decreased CD4 down-modulation in RA patients in comparison with healthy subjects. It emphasizes that binding of Tregalizumab is impaired in a particular way in RA patients.
- Entwicklung von Proteinmarkierungsverfahren zur Hochdurchsatzanalyse des murinen embryonalen Stammzellproteoms (2010)
- Außergewöhnliche Fortschritte in der Human- und Mausgenetik führten zur Charakterisierung einer Vielzahl von krankheitsrelevanten Mutationen, die entweder natürlich auftreten oder über genetische Manipulation im Tiermodell erzeugt wurden. Die nahezu vollständige Sequenzierung der Genome von Mensch und Maus im Rahmen der internationalen Sequenzierungsprojekte ebnete den Weg für groß angelegte, internationale Mutagenese-Programme, die zum Ziel haben jedes einzelne Gen funktionell zu charakterisieren. Der hierfür bevorzugte Organismus ist die Maus, weil der Aufbau des Mausgenoms dem menschlichen Genom sehr ähnlich ist und weil für die Maus embryonale Stammzellen (mES Zellen) existieren, die ohne Einschränkung ihres pluripotenten Status in Gewebekultur genetisch manipuliert werden können. Darüber hinaus lassen sich mES Zellen über Blastozysteninjektion in Mäuse konvertieren. Dadurch können die Folgen von in vitro gesetzten Mutationen im Kontext eines Gesamtorganismus analysiert werden. Die so genannte „Knock out“ Maus ist ein weit verbreitetes Tiermodell, das nicht nur Genfunktionen in vivo offenbart, sondern auch die Modellierung humaner genetischer Erkrankungen ermöglicht. Außergewöhnliche Fortschritte in der Human- und Mausgenetik führten zur Charakterisierung einer Vielzahl von krankheitsrelevanten Mutationen, die entweder natürlich auftreten oder über genetische Manipulation im Tiermodell erzeugt wurden. Die nahezu vollständige Sequenzierung der Genome von Mensch und Maus im Rahmen der internationalen Sequenzierungsprojekte ebnete den Weg für groß angelegte, internationale Mutagenese-Programme, die zum Ziel haben jedes einzelne Gen funktionell zu charakterisieren. Der hierfür bevorzugte Organismus ist die Maus, weil der Aufbau des Mausgenoms dem menschlichen Genom sehr ähnlich ist und weil für die Maus embryonale Stammzellen (mES Zellen) existieren, die ohne Einschränkung ihres pluripotenten Status in Gewebekultur genetisch manipuliert werden können. Darüber hinaus lassen sich mES Zellen über Blastozysteninjektion in Mäuse konvertieren. Dadurch können die Folgen von in vitro gesetzten Mutationen im Kontext eines Gesamtorganismus analysiert werden. Die so genannte „Knock out“ Maus ist ein weit verbreitetes Tiermodell, das nicht nur Genfunktionen in vivo offenbart, sondern auch die Modellierung humaner genetischer Erkrankungen ermöglicht. Mit dem Ziel Kranheitsgene ihren Signalwegen zuzuordnen wurde in dieser Dissertation ein in situ Proteinmarkierungssystem entwickelt, das Hochdurchsatz-proteomik in mES Zellen ermöglicht. Das System beinhaltet die Einführung einerProteinmarkierungskassette in mES Zellen, die konditionale FlipROSAβgeo-Genfal-lenintegrationen in proteinkodierenden Genen enthalten. Weil die Konditionalität der FlipROSAβgeo-Genfallenkassette auf einem sequenzspezifischen Rekombinations-mechanismus beruht, kann diese postinsertionell über Rekombinase-vermittelten Kassettenaustausch (RMCE) durch eine Proteinmarkierungskassette ersetzt werden. Das hierfür entwickelte Konstrukt entspricht einem durch 5’ Spleißakzeptor- und 3’ Spleißdonorsequenzen definierten dizistronischen Exon, in dem ein Hygromyzin-Resistenzgen über eine P2A Polyproteinspaltungssequenz mit einem für das egfp (enhanced green fluorescent protein) kodierenden nLAP-Tag (N-terminal localization and affinity purification) verbunden ist. Eine erste Validierung dieses Exons in einem retroviralen Genfallenansatz ergab, dass sämtliche in Hygromyzin selektierte und auf DNA-Kassettenintegrationen untersuchte Klone nLAP-markierte Proteine exprimierten. Im Folgenden wurden in den GGTC (German Gene Trap Consortium) und EUCOMM (European Conditional Mouse Mutagenesis Project) mES Zellressourcen Genfallenintergationen identifiziert, die sich für eine RMCE vermittelte, N-terminale in situ Proteinmarkierung eignen. Als kompatibel wurden Genfallenklone klassifiziert, die eine FlipROSAβgeo-Integration im ersten Intron eines proteinkodierenden Gens aufweisen, wobei diese Integration sowohl hinter einem ersten nichtkodierenden, als auch hinter einem ersten kodierenden Exon liegen kann. Allerdings darf im letzteren Fall die kodierende Sequenz keine funktionale Domäne enthalten und muss kurz genug sein, um bei Verlust nicht mit der endogenen Proteinfunktion zu interferieren. Auf diesen Kriterien basierend wurden in den GGTC und EUCOMM Ressourcen 25.130 Proteinmarkierungs-kompatible Genfallenklone identifiziert, die 3.695 mutierten Genen entsprechen. Hiervon wurden acht für die Validierung der RMCE-vermittelten Proteinmarkierungsstrategie ausgewählt. In jedem Fall gelang es die Genfallen-kassette mit dem Proteinmarkierungsexon zu ersetzten. Sowohl der Genfallen-, als auch der RMCE-Proteinmarkierungsansatz führte ohne Ausnahme zur Expression nLAP-Tag markierter Proteine, wobei in allen 13 untersuchten Klonen die Größe der markierten Proteine derjenigen der entsprechenden nativen Proteine mit zusätzlichem Marker entsprach. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass die physiologische Expression der markierten Proteine sich von denen der Wildtypproteine in der Regel nicht unterscheidet und für Lokalisations- und massenspektrometrische Interaktionsstudien ausreicht. Darüber hinaus spiegelten 90% der hier untersuchten markierten Proteine das subzelluläre Lokalisationsmuster der entsprechenden nativen Proteine wider. Ähnlich verhielt es sich mit den Interaktionspartnern der jeweiligen Proteine, die sich aus bereits bekannten, aber auch noch bisher unbekannten Proteinen zusammensetzen. Insgesamt wurden in dieser Dissertation die Voraussetzungen zu einer Hochdurchsatzproteomanalyse in mES Zellen geschaffen. Während der RMCE-Ansatz die Markierung von über 3.600 Proteinen in mES Zellen ermöglicht, eignet sich der Genfallenansatz neben der Proteinmarkierung in murinen auch für die Markierung von Proteinen in humanen Zellen. In dieser Hinsicht ist die Markierung von Proteinen in humanen ES Zellen und in reprogrammierten Stammzellen (iPS) von Patienten mit unterschiedlichsten Erkrankungen besonders attraktiv, weil damit sowohl Spezies- als auch Krankheitsspezifische Unterschiede im Ablauf individueller Signaltransduktionskaskaden definiert werden können.
- Funktionelle Analyse des MLH1·ITGA9-Fusionsproteins einer Lynch-Syndrom-Familie (2012)
- Mit einer Prävalenz von rund 5% bildet das Hereditäre Nonpolypöse Kolorektalkarzinom (HNPCC), auch Lynch Syndrom genannt, die häufigste genetische Disposition unter allen Kolorektalkarzinomen in Deutschland. Das Lynch Syndrom wird autosomal-dominant vererbt und tritt im Schnitt bereits ab dem 44. Lebensalter auf, während die Mehrheit der Kolorektalkarzinome erst mit 63 Jahren diagnostiziert wird. Ein wichtiges Merkmal sind sogenannte HNPCC-assoziierte Malignome, welche sich außerhalb des Dickdarms befinden. Die Diagnose gestaltet sich allerdings relativ schwierig, da bei Lynch Syndrom-Patienten kein eindeutiger klinisch auffälliger Phänotyp vorliegt und die Diagnosestellung nur in Zusammenhang mit einer Familienanamnese des Patienten möglich ist. Mittlerweile ist bekannt, dass für das charakteristische Auftreten von hochgradigen Mikrosatelliteninstabilitäten im Tumorgewebe ein defektes DNA-Mismatch-Reparatursystem verantwortlich ist. Diese Defekte treten vor allem in den Genen MLH1, MSH2, MSH6 oder PMS2 auf und können über die Keimbahn vererbt werden. Das Fusionsprotein MLH1•ITGA9 wurde im Jahr 2009 publiziert, nachdem es bei einer Familie aus Französisch-Guyana gehäuft identifiziert wurde. Mehrere Familienmitglieder waren an unterschiedlichen Krebsarten erkrankt, und die Tatsache, dass neben Dickdarmtumoren auch synchrones und metachrones extrakolonisches Tumorwachstum auftrat, ließen den Schluss einer positiven Familienanamnese für das Lynch Syndrom zu. Auffällig war jedoch, dass das Spektrum dieser extrakolonischen Tumoren nicht im Einklang mit den typischen HNPCC-assoziierten Malignomen stand. Daher lag die Vermutung nahe, dass das Fusionsprotein MLH1•ITGA9 für diesen Phänotyp verantwortlich ist. Das dem zugrundeliegende Fusionsgen MLH1•ITGA9 ist das Resultat einer interstitiellen Deletion auf Chromosom 3p21.3. Es kodiert für den N-Terminus des Mismatch-Reparaturgens MLH1 sowie den C-Terminus des rund 400 kb downstream gelegenen Integrin α9. Aufgrund der fehlenden nukleären Lokalisationssequenz und weiterer wichtiger im C-Terminus gelegenen Domänen des MLH1-Proteins ist davon auszugehen, dass es außer Stande ist, Basenfehlpaarungen zu reparieren; ebenso sollte das Fusionsprotein theoretisch keine Funktionen des Wildtyp Integrin α9 mehr ausüben können. Diese Annahmen konnten durch diverse Versuche wie Zelladhäsions- und Zellmigrationsassays bestätigt werden; das Fusionsprotein hatte dabei keinerlei Einfluß auf das Adhäsions- oder Migrationsverhalten unterschiedlicher Zelllinien. Bezüglich der Lokalisation von MLH1•ITGA9 wurde über Fluoreszenzmikroskopie aufgrund der fehlenden nuklären Lokalisationssequenz im MLH1-Proteinteil der Nachweis erbracht, dass sowohl das Fusionsprotein als auch seine Variante MLH1∆ (bestehend aus dem MLH1-Teil) lediglich im Zytoplasma, und nicht wie der Wildtyp auch im Zellkern, zu finden ist. Desweiteren zeigten Co-Immunopräzipitationsexperimente eine Interaktion zwischen dem Fusionsprotein und MLH1∆ mit dem Tumorsuppressor BRCA1. Die Folgen dieser Interaktion wurden auf translationeller und Proteinebene mit dem Ergebnis untersucht, dass Zellen, welche das Fusionsprotein oder seine trunkierte Variante MLH1∆ exprimieren, nach Etoposidstimulierung teilweise in gravierendem Ausmaß einen negativen Einfluss auf die p53-abhängige DNA-Reparaturmaschinerie aufweisen. Dies zeigte sich besonders deutlich auf transkriptioneller Ebene in einer bis zu 96%igen Herunterregulierung wichtiger Zellzyklus- sowie proapoptotischer Gene. Die durchflusszytometrische Analyse dieser Zellen zeigte außerdem eine höhere Apoptoseresistenz nach Etoposidstimulierung im Vergleich zu Wildtyp-MLH1 exprimierenden Zellen.
