Characterization of the excretory/secretory products of Dermatobia hominis larvae, the human bot fly

Proteolytic activity in excretory/secretory products (ESP) of first- (L1), second- (L2) and third-instar (L3) larvae of Dermatobia hominis was analyzed through gelatin-gel and colorimetric enzyme assays with the chromogenic substrates azocasein and BApNA. The functional characterization of proteases was based on inhibition assays including synthetic inhibitors. ESP were obtained from new-hatched larvae reared in the laboratory and from second- and third-instar larvae removed from naturally infested cattle. Gelatin-gel analysis evidenced few bands of proteolysis, predominantly of high apparent molecular masses, in ESP of L1, whereas in the gel of L2 and U ESP there was a wide range of proteolytic activity most of them not resolved in a single species. Azocasein assays revealed a progressive increase of protease activity from first- to third-instar larvae. Protease inhibitor assays revealed a predominance of metalloproteases in L1 ESP that could be related to a skin penetration process and to a diversion of host immune response. The predominance of serine proteases in L2 and L3 and the great tryptic activity presented by L3 ESP were attributed to an increasing trophic activity by the growing larvae, since the viability of adult flies strictly depends on larval abilities to assimilate nutrients from the host. Taking together, these results suggest that Dematobia larvae secrete/excrete different proteases that may be related to diverse functions during host penetration and infestation, which reinforces the relevance of the study of such proteolytic enzymes. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Crystallization of bothrombin, a fibrinogen-converting serine protease isolated from the venom of Bothrops jararaca

Bothrombin, a snake-venom serine protease, specifically cleaves fibrinogen, releasing fibrinopeptide A to form non-crosslinked soft clots, aggregates platelets in the presence of exogeneous fibrinogen and activates blood coagulation factor VIII. Bothrombin shares high sequence homology with other snake-venom proteases such as batroxobin (94% identity), but only 30 and 34% identity with human alpha-thrombin and trypsin, respectively. Single crystals of bothrombin have been obtained and X-ray diffraction data have been collected at the Laboratorio Nacional de Luz Sincrotron to a resolution of 2.8 Angstrom. The crystals belong to the space group P2(1)2(1)2(1), with unit-cell parameters a = 94.81, b = 115.68, c = 155.97 Angstrom.

Antiretroviral resistance mutations in human immunodeficiency virus type 1 infected patients enrolled in genotype testing at the Central Public Health Laboratory, São Paulo, Brazil: preliminary results

Antiretroviral resistance mutations (ARM) are one of the major obstacles for pharmacological human immunodeficiency virus (HIV) suppression. Plasma HIV-1 RNA from 306 patients on antiretroviral therapy with virological failure was analyzed, most of them (60%) exposed to three or more regimens, and 28% of them have started therapy before 1997. The most common regimens in use at the time of genotype testing were AZT/3TC/nelfinavir, 3TC/D4T/nelfinavir and AZT/3TC/efavirenz. The majority of ARM occurred at protease (PR) gene at residue L90 (41%) and V82 (25%); at reverse transcriptase (RT) gene, mutations at residue M184 (V/I) were observed in 64%. One or more thymidine analogue mutations were detected in 73%. The number of ARM at PR gene increased from a mean of four mutations per patient who showed virological failure at the first ARV regimens to six mutations per patient exposed to six or more regimens; similar trend in RT was also observed. No differences in ARM at principal codon to the three drug classes for HIV-1 clades B or F were observed, but some polymorphisms in secondary codons showed significant differences. Strategies to improve the cost effectiveness of drug therapy and to optimize the sequencing and the rescue therapy are the major health priorities.

Gastrointestinal cytomegalovirus disease in renal transplant recipients: A case series

The purpose of this article was to report a series of 23 renal transplant recipients with histologically proven and immunohistochemically confirmed cytomegalovirus (CMV) lesions in the gastrointestinal tract (GIT) and to assess the risk factors associated with severe disease/mortality. CMV patients (n=23) were allocated into two groups: those who died (n=6) and those considered cured (n=17). Overall mortality rate was 26% (6/23). Initial symptoms suggestive of lower GIT involvement were observed in all death cases and in 35.3% of those cured (p=0.01). Enterorrhagia was seen in 83.3% of the patients who died. Death risk increased twofold (RR 2 [1.13-3.52], p=0.01) when symptoms of lower GIT involvement were initially observed and sixfold when enterrohagia was present (RR 6 [1.1-35.9], p=0.001). Among death cases, mean time at diagnosis was significantly more distant (2002±2.9×2008±1.6, p=0.04). The difference in mortality rates seen as service practices changed along the years demonstrates the importance of early diagnosis. © 2011 John Wiley & Sons A/S.

The Vampirome: Transcriptome and proteome analysis of the principal and accessory submaxillary glands of the vampire bat Desmodus rotundus, a vector of human rabies

Vampire bats are notorious for being the sole mammals that strictly feed on fresh blood for their survival. While their saliva has been historically associated with anticoagulants, only one antihemostatic (plasminogen activator) has been molecularly and functionally characterized. Here, RNAs from both principal and accessory submaxillary (submandibular) salivary glands of Desmodus rotundus were extracted, and ~. 200. million reads were sequenced by Illumina. The principal gland was enriched with plasminogen activators with fibrinolytic properties, members of lipocalin and secretoglobin families, which bind prohemostatic prostaglandins, and endonucleases, which cleave neutrophil-derived procoagulant NETs. Anticoagulant (tissue factor pathway inhibitor, TFPI), vasodilators (PACAP and C-natriuretic peptide), and metalloproteases (ADAMTS-1) were also abundantly expressed. Members of the TSG-6 (anti-inflammatory), antigen 5/CRISP, and CCL28-like (antimicrobial) protein families were also sequenced. Apyrases (which remove platelet agonist ADP), phosphatases (which degrade procoagulant polyphosphates), and sphingomyelinase were found at lower transcriptional levels. Accessory glands were enriched with antimicrobials (lysozyme, defensin, lactotransferrin) and protease inhibitors (TIL-domain, cystatin, Kazal). Mucins, heme-oxygenase, and IgG chains were present in both glands. Proteome analysis by nano LC-MS/MS confirmed that several transcripts are expressed in the glands. The database presented herein is accessible online at http://exon.niaid.nih.gov/transcriptome/D_rotundus/Supplemental-web.xlsx. These results reveal that bat saliva emerges as a novel source of modulators of vascular biology. Biological significance: Vampire bat saliva emerges as a novel source of antihemostatics which modulate several aspects of vascular biology. © 2013.

Licenciamento provisório da patente: inibidores de protease no tratamento da Hepatite C crônica

Pós-graduação em Pesquisa e Desenvolvimento (Biotecnologia Médica) - FMB

Potent Antiretroviral Therapy for Human Immunodeficiency Virus Infection Increases Aortic Stiffness

Background: Highly active antiretroviral therapy for AIDS is known to increase cardiovascular risk, but the effects of potent antiretroviral agents according to gender are unknown. Objective: The present study evaluated the impact of HIV infection treatment on aortic stiffness according to gender. Methods: From university-affiliated hospitals, we recruited 28 AIDS patients undergoing highly active antiretroviral treatment (HAART), 28 treatment-naive HIV-infected patients, 44 patients with type 2 diabetes, and 30 controls. Aortic stiffness was determined by measuring pulse wave velocity (PWV) using a validated and non-invasive automatic device. Results: The crude mean PWV values and 95% confidence intervals (95% CI) for HAART, diabetics, and controls were 9.77 m/s (95% CI 9.17-10.36),, 9.00 m/s (95% CI 8.37-9.63), 9.90 m/s (95% CI 9.32-10.49), and 9.28 m/s (95% CI 8.61-9.95), respectively, for men (P-value for trend = 0.14), and 9.61 m/s (95% CI 8.56-10.66), 8.45 m/s (95% CI 7.51-9.39), 9.83 (95% CI 9.21-10.44), and 7.79 m/s (95% CI 6.99-8.58), respectively, for women (P-value for trend <0.001). Post-hoc analysis revealed a significant difference between the mean PWV values in the HAART group and controls in women (P-value <0.01). After adjusting for other potential covariates, including systolic blood pressure and diabetes, these results did not change. The findings indicate that the impact of HAART treatment on aortic stiffness was amplified in women with hypertension, dyslipidemia, and metabolic syndrome. Conclusion: Potent anti-retroviral agents used in the treatment of HIV infection increases aortic stiffness, mainly among women with higher cardiovascular risk. (Arq Bras Cardiol 2012;99(6):1100-1107)

Lufaxin, a Novel Factor Xa Inhibitor From the Salivary Gland of the Sand Fly Lutzomyia longipalpis Blocks Protease-Activated Receptor 2 Activation and Inhibits Inflammation and Thrombosis In Vivo

Objective-Blood-sucking arthropods' salivary glands contain a remarkable diversity of antihemostatics. The aim of the present study was to identify the unique salivary anticoagulant of the sand fly Lutzomyia longipalpis, which remained elusive for decades. Methods and Results-Several L. longipalpis salivary proteins were expressed in human embryonic kidney 293 cells and screened for inhibition of blood coagulation. A novel 32.4-kDa molecule, named Lufaxin, was identified as a slow, tight, noncompetitive, and reversible inhibitor of factor Xa (FXa). Notably, Lufaxin's primary sequence does not share similarity to any physiological or salivary inhibitors of coagulation reported to date. Lufaxin is specific for FXa and does not interact with FX, Dansyl-Glu-Gly-Arg-FXa, or 15 other enzymes. In addition, Lufaxin blocks prothrombinase and increases both prothrombin time and activated partial thromboplastin time. Surface plasmon resonance experiments revealed that FXa binds Lufaxin with an equilibrium constant approximate to 3 nM, and isothermal titration calorimetry determined a stoichiometry of 1:1. Lufaxin also prevents protease-activated receptor 2 activation by FXa in the MDA-MB-231 cell line and abrogates edema formation triggered by injection of FXa in the paw of mice. Moreover, Lufaxin prevents FeCl3-induced carotid artery thrombus formation and prolongs activated partial thromboplastin time ex vivo, implying that it works as an anticoagulant in vivo. Finally, salivary gland of sand flies was found to inhibit FXa and to interact with the enzyme. Conclusion-Lufaxin belongs to a novel family of slow-tight FXa inhibitors, which display antithrombotic and anti-inflammatory activities. It is a useful tool to understand FXa structural features and its role in prohemostatic and proinflammatory events. (Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2012;32:2185-2196.)

Mannose-binding lectin and MBL-associated serine protease-2 gene polymorphisms in a Brazilian population from Rio de Janeiro

Mannose-binding lectin (MBL) is a protein able to bind to carbohydrate patterns on pathogen membranes; upon MBL binding, its associated serine protease MBL-associated serine protease type 2 (MASP2) is autoactivated, promoting the activation of complement via the lectin pathway. For both MBL2 and MASP2 genes, the frequencies of polymorphisms are extremely variable between different ethnicities, and this aspect has to be carefully considered when performing genetic studies. While polymorphisms in the MBL-encoding gene (MBL2) have been associated, depending upon ethnicity, with several diseases in different populations, little is known about the distribution of MASP2 gene polymorphisms in human populations. The aim of our study was thus to determine the frequencies of MBL2 (exon 1 and promoter) and MASP2 (p.D371Y) polymorphisms in a Brazilian population from Rio de Janeiro. A total of 294 blood donor samples were genotyped for 27 polymorphisms in the MBL2 gene by direct sequencing of a region spanning from the promoter polymorphism H/L rs11003125 to the rs1800451 polymorphism (at codon 57 in the first exon of the gene). Genotyping for MASP2 p.D371Y was carried out using fluorogenic probes. To our knowledge, this is the first study reporting the prevalence of the MASP2 p.D371Y polymorphism in a Brazilian population. The C allele frequency 39% is something intermediate between the reported 14% in Europeans and 90% in Sub-Saharan Africans. MBL2 polymorphisms frequencies were quite comparable to those previously reported for admixed Brazilians. Both MBL2 and MASP2 polymorphisms frequencies reported in our study for the admixed Brazilian population are somehow intermediate between those reported in Europeans and Africans, reflecting the ethnic composition of the southern Brazilian population, estimated to derive from an admixture of Caucasian (31%), African (34%) and Native American (33%) populations. In conclusion, our population genetic study describes the frequencies of MBL2 and MASP2 functional SNPs in a population from Rio de Janeiro, with the aim of adding new information concerning the distribution of these SNPs in a previously unanalysed Brazilian population, thus providing a new genetic tool for the evaluation of the association of MBL2 and MASP2 functional SNPs with diseases in Brazil, with particular emphasis on the state of Rio de Janeiro.

Bifidobacterium - Human Host Interaction: Role of Human Plasminogen

Bifidobacterium is an important genus of the human gastrointestinal microbiota, affecting several host physiological features. Despite the numerous Bifidobacterium related health-promoting activities, there is still a dearth of information about the molecular mechanisms at the basis of the interaction between this microorganism and the host. Bacterial surface associated proteins may play an important role in this interaction because of their ability to intervene with host molecules, as recently reported for the host protein plasminogen. Plasminogen is the zymogen of the trypsin-like serine protease plasmin, an enzyme with a broad substrate specificity. Aim of this thesis is to deepen the knowledge about the interaction between Bifidobacterium and the human plasminogen system and its role in the Bifidobacterium-host interaction process. As a bifidobacterial model, B. animalis subsp. lactis BI07 has been used because of its large usage in dairy and pharmaceutical preparations. We started from the molecular characterization of the interaction between plasminogen and one bifidobacterial plasminogen receptor, DnaK, a cell wall protein showing high affinity for plasminogen, and went on with the study of the impact of intestinal environmental factors, such as bile salts and inflammation, on the plasminogen-mediated Bifidobacterium-host interaction. According to our in vitro findings, by enhancing the activation of the bifidobacterial bound plasminogen to plasmin, the host inflammatory response results in the decrease of the bifidobacterial adhesion to the host enterocytes, favouring bacterial migration to the luminal compartment. Conversely, in the absence of inflammation, plasminogen acts as a molecular bridge between host enterocytes and bifidobacteria, enhancing Bifidobacterium adhesion. Furthermore, adaptation to physiological concentrations of bile salts enhances the capability of this microorganism to interact with the host plasminogen system. The host plasminogen system thus represents an important and flexible tool used by bifidobacteria in the cross-talk with the host.

Molecular interaction of the human metalloprotease meprin beta with the amyloid precursor protein, ADAM10, and ADAM17 based on proteomics

Die Zinkendopeptidasen Meprin α und β sind Schlüsselkomponenten in patho(physiologischen) Prozessen wie Entzündung, Kollagenassemblierung und Angiogenese. Nach ihrer Entdeckung in murinen Bürstensaummembranen und humanen Darmepithelien, wurden weitere Expressionsorte identifiziert, z.B. Leukozyten, Krebszellen und die humane Haut. Tiermodelle, Zellkulturen und biochemische Analysen weisen auf Funktionen der Meprine in der Epithelialdifferenzierung, Zellmigration, Matrixmodellierung, Angiogenese, Bindegewebsausbildung und immunologische Prozesse hin. Dennoch sind ihre physiologischen Substrate weitgehend noch unbekannt. Massenspektrometrisch basierte Proteomics-Analysen enthüllten eine einzigartige Spaltspezifität für saure Aminosäurereste in der P1´ Position und identifizierten neue biologische Substratkandidaten. Unter den 269 extrazellulären Proteinen, die in einem Substratscreen identifiziert wurden, stellten sich das amyloid precursor protein (APP) and ADAM10 (a disintegrin and metalloprotease 10) als sehr vielversprechende Kandidaten heraus. Mehrere Schnittstellen innerhalb des APP Proteins, hervorgerufen durch verschiedenen Proteasen, haben unterschiedlichen Auswirkungen zur Folge. Die β-Sekretase BACE (β-site APP cleaving enzyme) prozessiert APP an einer Schnittstelle, welche als initialer Schritt in der Entwicklung der Alzheimer Erkrankung gilt. Toxische Aβ (Amyloid β)-Peptide werden in den extrazellulären Raum freigesetzt und aggregieren dort zu senilen Plaques. Membran verankertes Meprin β hat eine β-Sekretase Aktivität, die in einem Zellkultur-basierten System bestätigt werden konnte. Die proteolytische Effizienz von Meprin β wurde in FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer)-Analysen bestimmt und war um den Faktor 104 höher als die von BACE1. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Meprin β die ersten zwei Aminosäuren prozessiert und somit aminoterminal einen Glutamatrest freisetzt, welcher nachfolgend durch die Glutaminylzyklase in ein Pyroglutamat zykliert werden kann. Trunkierte Aβ-Peptide werden nur in Alzheimer Patienten generiert. Aufgrund einer erhöhten Hydrophobie weisen diese Peptide eine höhere Tendenz zur Aggregation auf und somit eine erhöhte Toxizität. Bis heute wurde keine Protease identifiziert, welche diese Schnittstelle prozessiert. Die Bildung der Meprin vermittelten N-terminalen APP Fragmenten wurde in vitro und in vivo detektiert. Diese N-APP Peptide hatten keine cytotoxischen Auswirkungen auf murine und humane Gehirnzellen, obwohl zuvor N-APP als Ligand für den death receptor (DR) 6 identifiziert wurde, der für axonale Degenerationsprozesse verantwortlich ist. rnIm nicht-amyloidogenen Weg prozessiert ADAM10 APP und entlässt die Ektodomäne von der Zellmembran. Wir konnten das ADAM10 Propeptid als Substrat von Meprin β identifizieren und in FRET Analysen, in vitro und in vivo zeigen, dass die Meprin vermittelte Prozessierung zu einer erhöhten ADAM10 Aktivität führt. Darüber hinaus wurde ADAM10 als Sheddase für Meprin β identifiziert. Shedding konnte durch Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) oder durch das Ionophor A23187 hervorgerufen werden, sowie durch ADAM10 Inhibitoren blockiert werden. rnDiese Arbeit konnte somit ein komplexes proteolytisches Netwerk innerhalb der Neurophysiologie aufdecken, welches für die Entwicklung der Alzheimer Demenz wichtig sein kann.rn

Präklinische Evaluierung von therapeutischer Vakzinierung zur Effizienzsteigerung der adoptiven Immuntherapie von Cytomegalovirus-Erkrankungen

Klinische Manifestationen einer Cytomegalovirus (CMV)-Infektion gefährden den therapeutischen Erfolg der hämatopoetischen Stammzelltransplantation (HSCT). Dabei stellt insbesondere die Reaktivierung von latentem CMV im HSCT-Rezipienten das häufigste Infektionsrisiko dar. Die Inzidenz der CMV-Erkrankung kann durch Rekonstitution adoptiv transferierter CMV-spezifischer CD8 T-Zellen im HSCT-Rezipienten reduziert werden. Das Modell der sogenannten adoptiven Immuntherapie wurde zunächst im murinen Modell entwickelt und bereits in klinischen Studien bestätigt. Jedoch ist der adoptive Transfer (AT) aufgrund der nur limitiert zur Verfügung stehenden therapeutisch effektiven Zellzahlen zurzeit in der klinischen Routine nicht einsetzbar.rnZiel dieser Arbeit war daher die präklinische Evaluierung einer Kombinationstherapie aus AT einer limitierten Anzahl CMV-spezifischer T-Zellen und deren in vivo Expansion durch therapeutische Vakzinierung nach HSCT. Zur Testung dieser Therapie wurde ein murines Modell auf der Grundlage von rekombinanten murinen CMV (mCMV) und rekombinanten HCMV Dense Bodies (DB) etabliert. Beide exprimieren das gut charakterisierte MHC-Klasse-I Kb-restringierte SIINFEKL-Peptid (OVA257-264) des Ovalbumins (OVA) bzw. die Funktions-verlustmutante SIINFEKA als Modellantigen. In den rekombinanten mCMV, mCMV-Δm157Luc/m164-SIINFEKL/-A (mCMV-SIINFEKL/-A), wurde mittels orthotopen Peptid-austauschs das m164257-265 Peptid des gp36,5/m164 Proteins deletiert und durch das SIINFEKL- bzw. SIINFEKA-Peptid ersetzt. Anhand von Priming-Analysen konnte gezeigt werden, dass nach Infektion von C57BL/6 Mäusen mit mCMV-SIINFEKL SIINFEKL-spezifische T-Zellen nachweisbar sind und das im CMV-Genom integrierte SIINFEKL funktional prozessiert und präsentiert wird. Parallel hierzu konnte nach Immunisierung mit DB-SIINFEKL in vivo ein SIINFEKL-spezifisches CD8 T-Zell-Priming induziert werden. In weiteren Experimenten konnte nach DB-SIINFEKL-Immunisierung im poplitealen Lymphknoten sowie in der Milz eine Proliferation von adoptiv transferierten CD8 T-Zellen beobachtet werden. Die anschließenden Challenge-Versuche zeigten, dass eine DB-SIINFEKL-Immunisierung epitopspezifisch vor einer hoch dosierten Challenge-Infektion mit mCMV-SIINFEKL schützt. Im AT-Modell konnte gezeigt werden, dass adoptiv transferierte OT-I Zellen hämatoablativ behandelte Rezipienten epitopspezifisch vor einer mCMV-SIINFEKL-Infektion schützen können, wobei der erzielte Schutz durch zusätzliche Vakzinierung mit DB-SIINFEKL deutlich verbessert werden konnte. Im Anschluss konnte im HSCT-Rezipienten erstmals eine durch zusätzliche Vakzinierung signifikante Verbesserung des protektiven Potenzials adoptiv transferierter OT-I Zellen bestätigt werden. Diese Verstärkung der Protektion ermöglicht die Reduktion der Anzahl der für den Schutz benötigten Zellzahl und erhöht damit die Effizienz der adoptiven Immuntherapie.

Neue wasserlösliche Cystein-Protease-Inhibitoren mit Aziridin-2,3-dicarbonsäure-Baustein

Die Leishmaniose gehört zu den „vernachlässigten tropischen Erkrankungen“. Sie wird durch parasitäre Protozoen der Gattung Leishmania ausgelöst. Weltweit sind ca. 12 Mio. Menschen infiziert, ca. 70 Tausend erliegen ihr jährlich. Die aktuelle Therapie wird überschattet von Toxizitäts- und Teratogenitätsproblemen und von aufkommenden Resistenzen. Die von den Leishmanien exprimierten Cysteinproteasen spielen vielfältige Rollen bei Wachstum und Vermehrung der Erreger. Aufgrund der evolutionären Verwandtschaft der Enzyme sind die parasitären Cysteinproteasen strukturell den humanen sehr ähnlich. Die Herausforderung bei der Entwicklung antiparasitärer Wirkstoffe, basierend auf der Hemmung dieser Proteasen, besteht deshalb darin, sehr selektive Inhibitoren zu entwickeln, die die Wirtsproteasen nicht, oder nur in einem vertretbaren Rahmen, inhibieren. Das Ziel dieser Arbeit war die Weiterentwicklung der Aziridin-2,3-dicarbonsäure-basierten Cysteinproteaseinhibitoren RV122C bzw. CS09 hinsichtlich Selektivität und Aktivität gegenüber der parasitären Cathepsin-L-ähnlichen Cystein-Protease LmCPB2.8 durch Design, incl. Docking, Synthese und Testung. Neben der gezielten Variation nicht essenzieller Gruppen wurde molekulares Docking mittels AutoDock Vina an Cruzain als verwandtes Modellenzym durchgeführt, um durch Variationen K.O.-Kandidaten für die Differenzierung zwischen zwei postulierten Bindungsmodi zu finden. Die Ergebnisse der Enzymassays zeigen eine Verbesserung der Hemmeigenschaften bei gleichzeitig verbesserter Selektivität sowie erhöhter ligand efficiency und ligand lipophilic efficiency für Derivate mit sterisch anspruchsvolleren Ester-Resten und für Derivate mit einer freien Carbonsäurefunktion am Aziridin-Ring (Halbester).

Funktionelle Analyse der onkologisch relevanten Protease Threonin-Aspartase 1

Krebs stellt eine der häufigsten Todesursachen in Europa dar. Grundlage für eine langfristige Verbesserung des Behandlungserfolgs ist ein molekulares Verständnis der Mechanismen, welche zur Krankheitsentstehung beitragen. In diesem Zusammenhang spielen Proteasen nicht nur eine wichtige Rolle, sondern stellen auch bei vielerlei Erkrankungen bereits anerkannte Zielstrukturen derzeitiger Behandlungsstrategien dar. Die Protease Threonin Aspartase 1 (Taspase1) spielt eine entscheidende Rolle bei der Aktivierung von Mixed Lineage Leukemia (MLL)-Fusionsproteinen und somit bei der Entstehung aggressiver Leukämien. Aktuelle Arbeiten unterstreichen zudem die onkologische Relevanz von Taspase1 auch für solide Tumore. Die Kenntnisse über die molekularen Mechanismen und Signalnetzwerke, welche für die (patho)biologischen Funktionen von Taspase1 verantwortlich sind, stellen sich allerdings noch immer als bruchstückhaft dar. Um diese bestehenden Wissenslücken zu schließen, sollten im Rahmen der Arbeit neue Strategien zur Inhibition von Taspase1 erarbeitet und bewertet werden. Zusätzlich sollten neue Einsichten in evolutionären Funktionsmechanismen sowie eine weitergehende Feinregulation von Taspase1 erlangt werden. Zum einen erlaubte die Etablierung und Anwendung eines zellbasierten Taspase1-Testsystem, chemische Verbindungen auf deren inhibitorische Aktivität zu testen. Überraschenderweise belegten solch zelluläre Analysen in Kombination mit in silico-Modellierungen eindeutig, dass ein in der Literatur postulierter Inhibitor in lebenden Tumorzellen keine spezifische Wirksamkeit gegenüber Taspase1 zeigte. Als mögliche Alternative wurden darüber hinaus Ansätze zur genetischen Inhibition evaluiert. Obwohl publizierte Studien Taspase1 als ααββ-Heterodimer beschreiben, konnte durch Überexpression katalytisch inaktiver Mutanten kein trans-dominant negativer Effekt und damit auch keine Inhibition des wildtypischen Enzyms beobachtet werden. Weiterführende zellbiologische und biochemische Analysen belegten erstmalig, dass Taspase1 in lebenden Zellen in der Tat hauptsächlich als Monomer und nicht als Dimer vorliegt. Die Identifizierung evolutionär konservierter bzw. divergenter Funktionsmechanismen lieferte bereits in der Vergangenheit wichtige Hinweise zur Inhibition verschiedenster krebsrelevanter Proteine. Da in Drosophila melanogaster die Existenz und funktionelle Konservierung eines Taspase1-Homologs postuliert wurde, wurde in einem weiteren Teil der vorliegenden Arbeit die evolutionäre Entwicklung der Drosophila Taspase1 (dTaspase1) untersucht. Obwohl Taspase1 als eine evolutionär stark konservierte Protease gilt, konnten wichtige Unterschiede zwischen beiden Orthologen festgestellt werden. Neben einem konservierten autokatalytischen Aktivierungsmechanismus besitzt dTaspase1 verglichen mit dem humanen Enzym eine flexiblere Substraterkennungs-sequenz, was zu einer Vergrößerung des Drosophila-spezifischen Degradoms führt. Diese Ergebnisse zeigen des Weiteren, dass zur Definition und Vorhersage des Degradoms nicht nur proteomische sondern auch zellbiologische und bioinformatische Untersuchungen geeignet und notwendig sind. Interessanterweise ist die differentielle Regulation der dTaspase1-Aktivität zudem auf eine veränderte intrazelluläre Lokalisation zurückzuführen. Das Fehlen von in Vertebraten hochkonservierten aktiven Kernimport- und nukleolären Lokalisationssignalen erklärt, weshalb dTaspase1 weniger effizient nukleäre Substrate prozessiert. Somit scheint die für die humane Taspase1 beschriebene Regulation von Lokalisation und Aktivität über eine Importin-α/NPM1-Achse erst im Laufe der Entwicklung der Vertebraten entstanden zu sein. Es konnte also ein bislang unbekanntes evolutionäres Prinzip identifiziert werden, über welches eine Protease einen Transport- bzw. Lokalisations-basierten Mechanismus zur Feinregulation ihrer Aktivität „von der Fliege zum Menschen“ nutzt. Eine weitere Möglichkeit zur dynamischen Funktionsmodulation bieten post-translationale Modifikationen (PTMs) der Proteinsequenz, zu welcher Phosphorylierung und Acetylierung zählen. Interessanterweise konnte für die humane Taspase1 über den Einsatz unabhängiger Methoden einschließlich massenspektrometrischer Analysen eine Acetylierung durch verschiedene Histon-Acetyltransferasen (HATs) nachgewiesen werden. Diese Modifikation erfolgt reversibel, wobei vor allem die Histon-Deacetylase HDAC1 durch Interaktion mit Taspase1 die Deacetylierung der Protease katalysiert. Während Taspase1 in ihrer aktiven Konformation acetyliert vorliegt, kommt es nach Deacetylierung zu einer Reduktion ihrer enzymatischen Aktivität. Somit scheint die Modulation der Taspase1-Aktivität nicht allein über intra-proteolytische Autoaktivierung, Transport- und Interaktionsmechanismen, sondern zudem durch post-translationale Modifikationen gesteuert zu werden. Zusammenfassend konnten im Rahmen dieser Arbeit entscheidende neue Einblicke in die (patho)biologische Funktion und Feinregulation der Taspase1 gewonnen werden. Diese Ergebnisse stellen nicht nur einen wichtigen Schritt in Richtung eines verbesserten Verständnis der „Taspase1-Biologie“, sondern auch zur erfolgreichen Inhibition und Bewertung der krebsrelevanten Funktion dieser Protease dar.