Molekularbiologische Charakterisierung und funktionelle Analyse des in Kopf-Hals-Tumoren überexprimierten Proteins OSF-2

Im Rahmen dieser Arbeit wurde das in Kopf-Hals-Tumoren überexprimierte, hinsichtlich seiner Funktion jedoch kontrovers diskutierte Protein OSF-2 (Osteoblast specific factor-2) molekularbiologisch charakterisiert und funktionell analysiert. Die endogene OSF-2-Expression wurde in verschiedenen Zelllinien, Geweben, sowie in Primärzellen untersucht. Die durch das N-terminale Sekretionssignal verursachte Proteinsekretion konnte sowohl morphologisch als auch biochemisch nachgewiesen werden. In Microarray-Experimenten konnte gezeigt werden, dass sowohl Tumorzellen als auch Tumor- assoziierte Fibroblasten OSF-2 exprimieren, wobei allerdings keine OSF-2-Isoformsignatur nachgewiesen werden konnte. In funktionellen Assays zeigte OSF-2 zwar keinen Einfluß auf die Proliferation von Kopf-Hals-Tumorzellen, stellte sich jedoch als wichtig für die Zellmigration und das Überleben der Zellen unter ungünstigen Wachstumsbedingungen heraus. Diese Ergebnisse konnten anhand von in vivo-Untersuchungen bestätigt werden. Das verbesserte Überleben der Zellen lässt sich wahrscheinlich durch die OSF-2-induzierte Aktivierung des “Survival Pathways“ Akt/PKB über die PI3-Kinase erklären. Bei den im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen humanen Tumorgewebes war es möglich eine neue Tumorzelllinie des frontalen Sinus zu etablieren und charakterisieren. Hierbei konnte gezeigt werden, dass es sich um HPV-negative, morphologisch äußerst heterogene Zellen mit geringer Migrationsgeschwindigkeit handelt, die eine große Zahl an Chromosomenaberrationen aufweisen. Sie konnten ungünstige Wachstumsbedingungen wie Nährstoffmangel besser überleben als die im Vergleich untersuchte Kopf-Hals-Tumorzelllinie und waren dazu in der Lage nach subkutaner Injektion Tumorwachstum in immundefizienten Nacktmäusen zu initiieren. Aus der Tumorzellpopulation isolierte CD133+ Zellen erhöhten die Tumorinitiation erheblich, was auf das Vorhandensein von Tumorstammzellen innerhalb der CD133+ Zellfraktion hindeutet. Um die Bedeutung von OSF-2 als Zielstruktur für neue Krebsmedikamente einschätzen zu können, sind allerdings weitere Informationen über dessen funktionelle Bedeutung notwendig.

Ribosome-inactivating proteins and their immunotoxins for cancer therapy: insights into the mechanism of cell death

Ribosome-inactivating proteins (RIPs) are a family of plant toxic enzymes that permanently damage ribosomes and possibly other cellular substrates, thus causing cell death involving different and still not completely understood pathways. The high cytotoxic activity showed by many RIPs makes them ideal candidates for the production of immunotoxins (ITs), chimeric proteins designed for the selective elimination of unwanted or malignant cells. Saporin-S6, a type 1 RIP extracted from Saponaria officinalis L. seeds, has been extensively employed to construct anticancer conjugates because of its high enzymatic activity, stability and resistance to conjugation procedures, resulting in the efficient killing of target cells. Here we investigated the anticancer properties of two saporin-based ITs, anti-CD20 RTX/S6 and anti-CD22 OM124/S6, designed for the experimental treatment of B-cell NHLs. Both ITs showed high cytotoxicity towards CD20-positive B-cells, and their antitumor efficacy was enhanced synergistically by a combined treatment with proteasome inhibitors or fludarabine. Furthermore, the two ITs showed differencies in potency and ability to activate effector caspases, and a different behavior in the presence of the ROS scavenger catalase. Taken together, these results suggest that the different carriers employed to target saporin might influence saporin intracellular routing and saporin-induced cell death mechanisms. We also investigated the early cellular response to stenodactylin, a recently discovered highly toxic type 2 RIP representing an interesting candidate for the design and production of a new IT for the experimental treatment of cancer.

Generation of FLT3-ITD-reactive T-cell populations from different sources

Approximately 25% of acute myeloid leukemias (AMLs) carry internal tandem duplications (ITD) of various lengths within the gene encoding the FMS-like tyrosine kinase receptor 3 (FLT3). Although varying duplication sites exist, most of these length mutations affect the protein´s juxtamembrane domain. FLT3-ITDs support leukemic transformation by constitutive phosphorylation resulting in uncontrolled activation, and their presence is associated with worse prognosis. As known form previous work, they represent leukemia- and patient-specific neoantigens that can be recognized by autologous AML-reactive CD8+ T cells (Graf et al., 2007; Graf et al., unpublished). Herein, in patient FL, diagnosed with FLT3-ITD+ AML and in first complete remission after induction chemotherapy, T cells against her leukemia´s individual FLT3-ITD were detected at a frequency up to 1.7x10-3 among peripheral blood CD8+ T lymphocytes. This rather high frequency suggested, that FLT3-ITD-reactive T cells had been expanded in vivo due to the induction of an anti-leukemia response.rnrnCell material from AML patients is limited, and the patients´ anti-leukemia T-cell repertoire might be skewed, e.g. due to complex previous leukemia-host interactions and chemotherapy. Therefore, allogeneic sources, i.e. buffy coats (BCs) from health donors and umbilical cord blood (UCB) donations, were exploited for the presence and the expansion of FLT3-ITD-reactive T-cell populations. BC- and UCB-derived CD8+ T cells, were distributed at 105 cells per well on microtiter plates and, were stimulated with antigen-presenting cells (APCs) transfected with in vitro-transcribed mRNA (IVT-mRNA) encoding selected FTL3-ITDs. APCs were autologous CD8- blood mononuclear cells, monocytes or FastDCs.rnrnBuffy coat lymphocytes from 19 healthy individuals were analyzed for CD8+ T-cell reactivity against three immunogenic FLT3-ITDs previously identified in patients VE, IN and QQ and designated as VE_, IN_ and QQ_FLT3-ITD, respectively. These healthy donors carried at least one of the HLA I alleles known to present an ITD-derived peptide from one of these FLT3-ITDs. Reactivities against single ITDs were observed in 8/19 donors. In 4 donors the frequencies of ITD-reactive T cells were determined and were estimated to be in the range of 1.25x10-6 to 2.83x10-7 CD8+ T cells. These frequencies were 1,000- to 10,000-fold lower than the frequency of autologous FLT3-ITD-reactive T cells observed in patient FL. Restricting HLA I molecules were identified in two donors. In one of them, the recognition of VE_FLT3-ITD was found to be restricted by HLA-C*07:02, which is different from the HLA allele restricting the anti-ITD T cells of patient VE. In another donor, the recognition of IN_FLT3-ITD was restricted by HLA-B*35:01, which also had been observed in patient IN (Graf et al., unpublished). By gradual 3´-fragmentation of the IN_FLT3-ITD cDNA, the 10-mer peptide CPSDNEYFYV was identified as the target of allogeneic T cells against IN_FLT3-ITD. rnLymphocytes in umbilical cord blood predominantly exhibit a naïve phenotype. Seven UCB donations were analyzed for T-cell responses against the FLT3-ITDs of patients VE, IN, QQ, JC and FL irrespective of their HLA phenotype. ITD-reactive responses against all stimulatory FLT3-ITDs were observed in 5/7 UCB donations. The frequencies of T cells against single FLT3-ITDs in CD8+ lymphocytes were estimated to be in the range of 1.8x10-5 to 3.6x10-6, which is nearly 15-fold higher than the frequencies observed in BCs. Restricting HLA I molecules were identified in 4 of these 5 positive UCB donations. They were mostly different from those observed in the respective patients. But in one UCB donation T cells against the JC_FLT3-ITD had exactly the same peptide specificity and HLA restriction as seen before in patient JC (Graf et al., 2007). Analyses of UCB responder lymphocytes led to the identification of the 10-mer peptide YESDNEYFYV, encoded by FL_FLT3-ITD, that was recognized in association with the frequent allele HLA-A*02:01. This peptide was able to stimulate and enrich ITD-reactive T cells from UCB lymphocytes in vitro. Peptide responders not only recognized the peptide, but also COS-7 cells co-transfected with FL_FLT3-ITD and HLA-A*02:01.rnrnIn conclusion, T cells against AML- and individual-specific FLT3-ITDs were successfully generated not only from patient-derived blood, but also from allogeneic sources. Thereby, ITD-reactive T cells were detected more readily and at higher frequencies in umbilical cord blood than in buffy coat lymphocytes. It occurred that peptide specificity and HLA restriction of allogeneic, ITD-reactive T cells were identical to autologous patient-derived T cells. As shown herein, allogeneic, FLT3-ITD-reactive T cells can be used for the identification of FLT3-ITD-encoded peptides, e.g. for future therapeutic vaccination studies. In addition, these T cells or their receptors can be applied to adoptive transfer.

Untersuchungen zur Lokalisation und Expression des respiratorischen Proteins Neuroglobin bei Säugetieren

In der vorliegenden Arbeit wurde Neuroglobin (Ngb), ein evolutiv altes und in Metazoen konserviertes respiratorisches Protein, funktionell untersucht. Mittels des induzierbaren Tet on / Tet off Systems wurde Ngb ektopisch in der murinen Leber und im Gehirn überexprimiert. Die Transkriptome von Leber und Gehirnregionen Ngb-transgener Mäuse wurden mittels Microarrays und RNA-Seq im Vergleich zum Wildtyp analysiert, um Auswirkungen der Ngb-Überexpression zu ermitteln. Die Transkriptom-Analyse in Leber und Gehirn zeigte eine nur geringe Anzahl differenziell regulierter Gene und Stoffwechselwege nach Ngb-Überexpression. Ngb transgene Mäuse wurden CCl4-induziertem ROS-Stress ausgesetzt und die Leberfunktion untersucht. Zudem wurden primäre Hepatozyten-Kulturen etabliert und in diesen in vitro die extrinsische Apoptose induziert. Die Stressversuche zeigten: (i) Die Ngb-Überexpression hat keine protektive Wirkung in der Leber in vivo. (ii) In Leberzellen in vitro hingegen verminderte eine Ngb-Überexpression effizient die Aktivierung der apoptotischen Kaskade. Eine protektive Wirkung von Ngb ist vermutlich von betrachtetem Gewebe und dem verwendeten Stressor abhängig und keine generelle, selektierte Funktion des Proteins.rnWeiterhin wurde eine Ngb-KnockOut-Mauslinie mit einem LacZ-KnockIn-Genotyp etabliert. Hierbei zeigten die KO-Mäuse keinen offensichtlichen Phänotyp in ihrer Entwicklung, Fortpflanzung und Retina-Funktion. Unter Verwendung des LacZ-Knockin-Konstrukts konnten kontrovers diskutierte Ngb-Expressionsorte im adulten Mausgehirn (Hippocampus, Cortex und Cerebellum) sowie in Testes experimentell bestätigt werden. Parallel wurden öffentlich verfügbare RNA-Seq Datensätze ausgewertet, um die regionale Ngb-Expression systematisch ohne Antikörper-assoziierte Spezifitätsprobleme zu charakterisieren. Eine basale Ngb-Expression (RPKM: ~1-5) wurde im Hippocampus, Cortex und Cerebellum, sowie in Retina und Testes ermittelt. Eine 20-40fach höhere, starke Expression (RPKM: ~160) wurde im Hypothalamus bzw. im Hirnstamm nachgewiesen. Die „digitale“ Expressionsuntersuchung wurde mittels qRT-PCR und Western Blot bestätigt. Dieses Expressionsprofil von Ngb in der Maus weist auf eine besondere funktionelle Bedeutung von Ngb im Hypothalamus hin. Eine Funktion von Ngb in der Sauerstoffversorgung der Retina und eine generelle Funktion von Ngb in der Protektion von Neuronen sind mit dem beobachteten Expressionsspektrum weniger gut vereinbar.

Identifizierung, Expression und Charakterisierung des Nanos-verwandten Proteins aus dem marinen Schwamm Suberites domuncula

Im Rahmen dieser Arbeit konnte in dem marinen Schwamm Suberites domuncula ein Gen identifiziert werden, dessen C-terminale konservierte Domäne eine hohe Sequenzähnlichkeit zu den Zinkfingerdomänen der Nanos-Proteine aufweist. Weiter konnte ein N-terminales Sequenzmotiv identifiziert werden, das eine hohe Sequenzidentität zu den konservierten NIM Motiven (CNOT1-interagierendes-Motiv) von Nanos zeigt. Nach der Klonierung der cDNA erfolgte die Expression des als Sd_nrp bezeichneten Proteins in E. coli Bakterien, für dessen 231 Aminosäuren umfassende Polypeptidkette eine theoretische Molekülmasse von 25.8 kDa berechnet wurde. Anschließend gelang ein Nachweis des Proteins mithilfe eines polyklonalen, gegen Sd_nrp gerichteten Antikörpers in drei Gewebetypen, dem Pinacoderm, den Primmorphen (3D-Zellaggregate) und den Gemmulae (Dauerstadien der Schwämme). Dabei konnte die höchste Expression von Sd_nrp in den als totipotent geltenden Stammzellen der Schwämme, den Archaeocyten innerhalb der Gemmulae beobachtet werden. Die Identifizierung der Zellstrukturen, erfolgte dabei aufgrund morphologischer Vergleiche. Speziell die Merkmale der Zellen in den Gemmulae, der große Nukleus, die amöboide Form sowie die granulären Reservesubstanzen, entsprechen den typischen morphologischen Eigenschaften der Archaeocyten, und bestätigen die Interpretation der Ergebnisse. Weiter konnte mit Hilfe des Anti-Sd_nrp Antikörpers das native Protein in Proteinextrakten aus Gewebe adulter Tiere nachgewiesen werden. Die vergleichende Sequenzanalyse von Sd_nrp mit dem Nanos-verwandten Protein der Schwammspezies Ephydatia fluviatilis und die phylogenetische Stammbaum-Analyse mit Nanos-Homologen unterschiedlicher Invertebraten und Vertebraten lässt die Schlussfolgerung zu, dass es sich bei dem hier identifizierten Protein Sd_nrp um ein Nanos-verwandtes Protein handelt. Darüber hinaus konnte anhand eines Homologiemodells bestätigt werden, dass es sich bei der konservierten C-terminalen Domäne des Proteins Sd_nrp um die für Nanos-Proteine spezifische Zinkfingerstruktur mit dem konservierten Sequenzmotiv CCHC handelt. Dieses Ergebnis konnte auch bei einem Vergleich der Zinkfingerdomäne von Sd_nrp mit den Zinkfingerdomänen der Nanos-Homologen unterschiedlicher Invertebraten- und Vertebratenspezies bestätigt werden.

How different is water crystallization from polymer crystallization under confinement?

Ziel der vorliegenden Dissertation war es, Einblicke in das Kristallisationsverhalten weicher Materie („soft matter“), wie verschiedener Polymere oder Wasser, unter räumlicher Einschränkung („confinement“) zu erlangen. Dabei sollte untersucht werden, wie, weshalb und wann die Kristallisation in nanoporösen Strukturen eintritt. Desweiteren ist Kristallisation weicher Materie in nanoporösen Strukturen nicht nur aus Aspekten der Grundlagenforschung von großem Interesse, sondern es ergeben sich zahlreiche praktische Anwendungen. Durch die gezielte Steuerung der Kristallinität von Polymeren könnten somit Materialien mit verschiendenen mechanischen und optischen Eigenschaften erhalten werden. Desweiteren wurde auch räumlich eingeschränktes Wasser untersucht. Dieses spielt eine wichtige Rolle in der Molekularbiologie, z.B. für das globuläre Protein, und als Wolkenkondensationskeime in der Atmosphärenchemie und Physik. Auch im interstellaren Raum ist eingeschränktes Wasser in Form von Eispartikeln anzutreffen. Die Kristallisation von eingeschränktem Wasser zu verstehen und zu beeinflussen ist letztlich auch für die Haltbarkeit von Baumaterialien wie etwa Zement von großem Interesse.rnUm dies zu untersuchen wird Wasser in der Regel stark abgekühlt und das Kristallisationsverhalten in Abhängigkeit des Volumens untersucht. Dabei wurde beobachtet, dass Mikro- bzw. Nanometer große Volumina erst ab -38 °C bzw. -70 °C kristallisieren. Wasser unterliegt dabei in der Regel dem Prozess der homogenen Nukleation. In der Regel gefriert Wasser aber bei höheren Temperaturen, da durch Verunreinigungen eine vorzeitige, heterogene Nukleation eintritt.rnDie vorliegende Arbeit untersucht die sachdienlichen Phasendiagramme von kristallisierbaren Polymeren und Wasser unter räumlich eingeschränkten Bedingungen. Selbst ausgerichtetes Aluminiumoxid (AAO) mit Porengrößen im Bereich von 25 bis 400 nm wurden als räumliche Einschränkung sowohl für Polymere als auch für Wasser gewählt. Die AAO Nanoporen sind zylindrisch und parallel ausgerichtet. Außerdem besitzen sie eine gleichmäßige Porenlänge und einen gleichmäßigen Durchmesser. Daher eignen sie sich als Modelsystem um Kristallisationsprozesse unter wohldefinierter räumlicher Einschränkung zu untersuchen.rnEs wurden verschiedene halbkristalline Polymere verwendet, darunter Poly(ethylenoxid), Poly(ɛ-Caprolacton) und Diblockcopolymere aus PEO-b-PCL. Der Einfluss der Porengröße auf die Nukleation wurde aus verschiedenen Gesichtspunkten untersucht: (i) Einfluss auf den Nukleationmechanismus (heterogene gegenüber homogener Nukleation), (ii) Kristallorientierung und Kristallinitätsgrad und (iii) Zusammenhang zwischen Kristallisationstemperatur bei homogener Kristallisation und Glasübergangstemperatur.rnEs konnte gezeigt werden, dass die Kristallisation von Polymeren in Bulk durch heterogene Nukleation induziert wird und das die Kristallisation in kleinen Poren hauptsächlich über homogene Nukleation mit reduzierter und einstellbarer Kristallinität verläuft und eine hohe Kristallorientierung aufweist. Durch die AAOs konnte außerdem die kritische Keimgröße für die Kristallisation der Polymere abgeschätzt werden. Schließlich wurde der Einfluss der Polydispersität, von Oligomeren und anderen Zusatzstoffen auf den Nukleationsmechanismus untersucht.rn4rnDie Nukleation von Eis wurde in den selben AAOs untersucht und ein direkter Zusammenhang zwischen dem Nukleationstyp (heterogen bzw. homogen) und der gebildeten Eisphase konnte beobachtet werden. In größeren Poren verlief die Nukleation heterogen, wohingegen sie in kleineren Poren homogen verlief. Außerdem wurde eine Phasenumwandlung des Eises beobachtet. In den größeren Poren wurde hexagonales Eis nachgewiesen und unter einer Porengröße von 35 nm trat hauptsächlich kubisches Eis auf. Nennenswerter Weise handelte es sich bei dem kubischem Eis nicht um eine metastabile sondern eine stabile Phase. Abschließend wird ein Phasendiagramm für räumlich eingeschränktes Wasser vorgeschlagen. Dieses Phasendiagramm kann für technische Anwendungen von Bedeutung sein, so z.B. für Baumaterial wie Zement. Als weiteres Beispiel könnten AAOs, die die heterogene Nukleation unterdrücken (Porendurchmesser ≤ 35 nm) als Filter für Reinstwasser zum Einsatz kommen.rnNun zur Anfangs gestellten Frage: Wie unterschiedlich sind Wasser und Polymerkristallisation voneinander unter räumlicher Einschränkung? Durch Vergleich der beiden Phasendiagramme kommen wir zu dem Schluss, dass beide nicht fundamental verschieden sind. Dies ist zunächst verwunderlich, da Wasser ein kleines Molekül ist und wesentlich kleiner als die kleinste Porengröße ist. Wasser verfügt allerdings über starke Wasserstoffbrückenbindungen und verhält sich daher wie ein Polymer. Daher auch der Name „Polywasser“.

Influence of rhBMP-2 on bone formation and osseointegration in different implant systems after sinus-floor elevation. An in vivo study on sheep

Several studies have reported certain bone morphogenic proteins (BMPs) to have positive effects on bone generation. Although some investigators have studied the effects of human recombinant BMP (rhBMP-2) in sinus augmentation in sheep, none of these studies looked at the placement of implants at the time of sinus augmentation. Furthermore, no literature could be found to report on the impact that different implant systems, as well as the positioning of the implants had on bone formation if rhBMP-2 was utilized in sinus-lift procedures.

Tailored protection against plasmalemmal injury by annexins with different Ca2+ sensitivities

The annexins, a family of Ca(2+)- and lipid-binding proteins, are involved in a range of intracellular processes. Recent findings have implicated annexin A1 in the resealing of plasmalemmal injuries. Here, we demonstrate that another member of the annexin protein family, annexin A6, is also involved in the repair of plasmalemmal lesions induced by a bacterial pore-forming toxin, streptolysin O. An injury-induced elevation in the intracellular concentration of Ca(2+) ([Ca(2+)](i)) triggers plasmalemmal repair. The highly Ca(2+)-sensitive annexin A6 responds faster than annexin A1 to [Ca(2+)](i) elevation. Correspondingly, a limited plasmalemmal injury can be promptly countered by annexin A6 even without the participation of annexin A1. However, its high Ca(2+) sensitivity makes annexin A6 highly amenable to an unproductive binding to the uninjured plasmalemma; during an extensive injury accompanied by a massive elevation in [Ca(2+)](i), its active pool is severely depleted. In contrast, annexin A1 with a much lower Ca(2+) sensitivity is ineffective at the early stages of injury; however, it remains available for the repair even at high [Ca(2+)](i). Our findings highlight the role of the annexins in the process of plasmalemmal repair; a number of annexins with different Ca(2+)-sensitivities provide a cell with the means to react promptly to a limited injury in its early stages and, at the same time, to withstand a sustained injury accompanied by the continuous formation of plasmalemmal lesions.

Proteins encoded in genomic regions associated with immune-mediated disease physically interact and suggest underlying biology

Genome-wide association studies (GWAS) have defined over 150 genomic regions unequivocally containing variation predisposing to immune-mediated disease. Inferring disease biology from these observations, however, hinges on our ability to discover the molecular processes being perturbed by these risk variants. It has previously been observed that different genes harboring causal mutations for the same Mendelian disease often physically interact. We sought to evaluate the degree to which this is true of genes within strongly associated loci in complex disease. Using sets of loci defined in rheumatoid arthritis (RA) and Crohn's disease (CD) GWAS, we build protein-protein interaction (PPI) networks for genes within associated loci and find abundant physical interactions between protein products of associated genes. We apply multiple permutation approaches to show that these networks are more densely connected than chance expectation. To confirm biological relevance, we show that the components of the networks tend to be expressed in similar tissues relevant to the phenotypes in question, suggesting the network indicates common underlying processes perturbed by risk loci. Furthermore, we show that the RA and CD networks have predictive power by demonstrating that proteins in these networks, not encoded in the confirmed list of disease associated loci, are significantly enriched for association to the phenotypes in question in extended GWAS analysis. Finally, we test our method in 3 non-immune traits to assess its applicability to complex traits in general. We find that genes in loci associated to height and lipid levels assemble into significantly connected networks but did not detect excess connectivity among Type 2 Diabetes (T2D) loci beyond chance. Taken together, our results constitute evidence that, for many of the complex diseases studied here, common genetic associations implicate regions encoding proteins that physically interact in a preferential manner, in line with observations in Mendelian disease.

Proteome and radioimmunoassay analyses of pituitary hormones and proteins in response to feed restriction of dairy cows

The hypothalamic-pituitary system controls homeostasis during feed energy reduction. In order to examine which pituitary proteins and hormone variants are potentially associated with metabolic adaptation, pituitary glands from ad libitum and energy restrictively fed dairy cows were characterized using RIA and 2-DE followed by MALDI-TOF-MS. We found 64 different spots of regulatory hormones: growth hormone (44), preprolactin (16), luteinizing hormone (LH) (1), thyrotropin (1), proopiomelanocortin (1) and its cleavage product lipotropin (1), but none of these did significantly differ between feeding groups. Quantification of total pituitary LH and prolactin concentrations by RIA confirmed the results obtained by proteome analysis. Also, feed energy restriction provoked increasing non-esterified fatty acid, decreasing prolactin, but unaltered glucose, LH and growth hormone plasma concentrations. Energy restriction decreased the expression of glial fibrillary acidic protein, triosephosphate isomerase, purine-rich element-binding protein A and elongation factor Tu, whereas it increased expression of proline synthetase co-transcribed homolog, peroxiredoxin III, beta-tubulin and annexin A5 which is involved in the hormone secretion process. Our results indicate that in response to feed energy restriction the pituitary reservoir of all posttranslationally modified hormone forms remains constant. Changing plasma hormone concentrations are likely attributed to a regulated releasing process from the gland into the blood.

Sperm-binding fibronectin type II-module proteins are genetically linked and functionally related

Fibronectin type II (Fn2) module-containing proteins in the male genital tract are characterized by different numbers of Fn2 modules. Predominantly two classes exist which are distinct by having either two or four Fn2 modules. Minor variants with three Fn2 modules were also found in the human and the porcine epididymis. To reveal their relationship, mRNAs and proteins of representatives of these classes were studied in human, in Sus scrofa, and in rodents. Adult boars expressed members of both classes, i.e. ELSPBP1 and pB1, in subsequent regions of the epididymis, and both were under androgenic control. Human and rodent epididymides, on the other hand, alternatively contained only representatives of one of these two classes, i.e. ELSPBP1 in the human and two different pB1-related counterparts in rodents. ELSPBP1 and pB1-related genomic sequences were closely linked in chromosomal regions HSA 19q and SSC 6 q11-q21; conserved synteny between these regions is well established. On the other hand, in a syntenic region on mouse chromosome 7, ELSPBP1-related sequences were lacking. Tight binding to the sperm membrane via a choline-mediated mechanism was a common feature of the two classes of Fn2-module proteins, suggesting related function(s). However, differences in their regionalized expression patterns along the male genital tract as well as in association sites on the sperm surface suggested a species-specific sequential order in sperm binding.

Snake venom proteins affecting platelets and their applications to anti-thrombotic research

Snake venoms are very complex mixtures of biologically active proteins and peptides that may affect hemostasis in many ways, by activating or inhibiting coagulant factors or platelets, or by disrupting endothelium. They have been classified into various families, including serine proteases, metalloproteinases, C-type lectins, disintegrins and phospholipases. The various members of a particular family act selectively on different blood coagulation factors, blood cells or tissues. Venom proteins affect platelet function in particular by binding to and blocking or clustering and activating receptors or by cleaving receptors or von Willebrand factor. They may also activate protease-activated receptors or modulate ADP release or thromboxane A(2) formation. L-amino acid oxidases activate platelets by producing H(2)O(2). Many of these purified components are valuable tools in platelet research, providing new information about receptor function and signaling.

Detection of surfactant proteins A and D in human tear fluid and the human lacrimal system

PURPOSE: To evaluate the expression and presence of surfactant protein (SP) A and SP-D in the lacrimal apparatus, at the ocular surface, and in tears in healthy and pathologic states. METHODS: Expression of mRNA for SP-A and SP-D was analyzed by RT-PCR in healthy lacrimal gland, conjunctiva, cornea, and nasolacrimal ducts as well as in a spontaneously immortalized conjunctival epithelial cell line (HCjE; IOBA-NHC) and a SV40-transfected cornea epithelial cell line (HCE). Deposition of SP-A and SP-D was determined by Western blot, dot blot, and immunohistochemistry in healthy tissues, in tears, aqueous humor, and in sections of different corneal abnormalities (keratoconus, herpetic keratitis, and Staphylococcus aureus-based ulceration). Cell lines were stimulated with different cytokines and bacterial components and were analyzed for the production of SP-A and SP-D by immunohistochemistry. RESULTS: The presence of SP-A and SP-D on mRNA and protein levels was evidenced in healthy lacrimal gland, conjunctiva, cornea, and nasolacrimal duct samples. Moreover, both proteins were present in tears but were absent in aqueous humor. Immunohistochemistry revealed the production of both peptides by acinar epithelial cells of the lacrimal gland and epithelial cells of the conjunctiva and nasolacrimal ducts, whereas goblet cells revealed no reactivity. Healthy cornea revealed weak reactivity on epithelial surface cells only. In contrast, SP-A and SP-D revealed strong reactivity in patients with herpetic keratitis and corneal ulceration surrounding lesions and in several immigrated defense cells. Reactivity in corneal epithelium and endothelium was also seen in patients with keratoconus. Cell culture experiments revealed that SP-A and SP-D are produced by both epithelial cell lines without and after stimulation with cytokines and bacterial components. CONCLUSIONS: These results show that SP-A, in addition to SP-D, is a peptide of the tear film. Based on the known direct and indirect antimicrobial effects of collectins, the surfactant-associated proteins A and D seem to be involved in several ocular surface diseases.

Human immunodeficiency virus type 1 and influenza virus exit via different membrane microdomains

Directed release of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) into the cleft of the virological synapse that can form between infected and uninfected T cells, for example, in lymph nodes, is thought to contribute to the systemic spread of this virus. In contrast, influenza virus, which causes local infections, is shed into the airways of the respiratory tract from free surfaces of epithelial cells. We now demonstrate that such differential release of HIV-1 and influenza virus is paralleled, at the subcellular level, by viral assembly at different microsegments of the plasma membrane of HeLa cells. HIV-1, but not influenza virus, buds through microdomains containing the tetraspanins CD9 and CD63. Consequently, the anti-CD9 antibody K41, which redistributes its antigen and also other tetraspanins to cell-cell adhesion sites, interferes with HIV-1 but not with influenza virus release. Altogether, these data strongly suggest that the bimodal egress of these two pathogenic viruses, like their entry into target cells, is guided by specific sets of host cell proteins.

Recombinant major urinary proteins of the mouse in specific IgE and IgG testing

Background: Recombinant allergens are preferred over natural allergen extracts in measuring antibodies. We tested the use of recombinant variants of the major mouse allergen Mus m 1 in detection of mouse-specific antibodies in sera of laboratory animal workers and children. Methods: Six recombinant major urinary proteins (MUPs) were produced and antibody-binding capacity was compared to natural Mus m 1 and to mouse urine extract. In a specific subset, cross-reactivity of MUP with Mus m 1 and between the different recombinant MUPs was determined. Results: For IgE antibodies, MUP8 showed high cross-reactivity with Mus m 1. MUP8-specific IgE was found in 55% of the mouse urine IgE-positive sera. Specific IgG and IgG4 antibodies against natural Mus m 1 correlated strongly with antibodies against recombinant MUP8 and were cross-reactive. IgG4 levels against MUP8 and mouse urine extract correlated, but detection of mouse urine-specific IgG4 in the absence of MUP-specific IgG4 was not uncommon. Cross-reactivity of IgG antibodies between MUP8 and Mus m 1 as well as between the different MUPs was high and inhibition varied between 54 and 99%. Conclusion: The mouse allergen Mus m 1 can be replaced in antibody testing by recombinant MUP8. Other MUPs, except MUP4, are interchangeable with MUP8. However, mouse urine extract showed better detection of both mouse-specific IgE and IgG4 levels. Other components in the mouse urine, like mouse albumin and other yet unidentified components, also induce IgE and IgG(4) antibodies.