Synthese und biologische Evaluierung von fluorierten und carbaanalogen Glycopeptiden für die Entwicklung von tumorselektiven Vakzinen

Tumorassoziierte Kohlenhydrat-Antigene werden von einer Vielzahl epithelialer Tumoren in erhöhtem Maße exprimiert und können sowohl als selektive Tumormarker, als auch als Zielstrukturen zur Entwicklung von synthetischen Krebsvakzinen dienen. Mucine, allen voran MUC1, sind hochgradig O-glycosylierte Zelloberflächenproteine, die im Fall maligner Zellen in deutlich überexprimierter Form mit charakteristisch veränderten Glycosylierungsmustern auftreten und somit vom Immunsystem erkannt werden können. Die relativ schwache Immunogenität und die geringe metabolische Stabilität dieser Glycopeptid-Epitope stehen jedoch der Entwicklung effizienter, auf Kohlenhydraten basierender Krebsvakzine entgegen.rnEin interessanter Ansatz, die Stabilität und Immunogenität der Vakzinbausteine zu erhöhen, ohne dabei deren Tumorspezifität nennenswert zu beeinträchtigen, stellt die Verwendung von modifizierten Glycopeptid-Konjugaten mit Kohlenhydratmimetika dar, z.B. basierend auf Fluor- und Carbazuckern. rnUm die Eignung solcher bislang unbekannter MUC1-Antigenanaloga als Vakzinbausteine zu untersuchen, konnten im Rahmen dieses Promotionsvorhabens Synthesen zu verschiedenen, modifizierten Antigen-Threonin-Konjugaten erarbeitet werden. Dabei konnte neben der erstmaligen Synthese eines in 6-Position fluorierten Carbazuckers auch ein 1→3 verknüpftes Carbadisaccharid synthetisiert werden. Zudem wurden mehrere Vertreter der in Position 6 bzw. 6‘ fluorierten TN, T und der beiden ST-Antigene dargestellt und über eine Festphasenpeptidsynthese in die aus 20 Aminosäuren bestehende tandem-repeat-Sequenz des MUC1 eingebaut. Eine anschließende Konjugation dieser Glycopeptide über einen nicht-immunogenen Spacer auf Triethylenglycol Basis an Carrierproteine wie BSA und das Tetanus Toxoid lieferte nicht nur potente Tumorvakzine, sondern auch die für die Durchführung von ELISA-Studien benötigten Glycopeptid-Konjugate. rnIn ersten ELISA und Neutralisationsexperimenten konnte gezeigt werden, dass bereits erhaltene Antikörper gegen strukturell sehr ähnliche Vakzine in der Lage sind, die neuartigen fluorierten Glycopeptide zu erkennen und an ihnen zu binden. Zusätzlich konnte erstmals in Impfstudien gezeigt werden, dass mit diesen neuen fluorierten Glycopeptid-TTox-Konjugaten nicht nur eine stakt toleranzbrechende humorale Immunantwort induziert werden kann, sondern auch dass diese MUC1 spezifischen Antikörper zudem in der Lage sind Brustkrebszellen der Linie MCF-7 zu erkennen und zu binden. rnrn

Synthese von selbstaggregierenden Glycopeptidkonjugaten mit (per)fluorierten Membranankern

Für eine effektive Erkennung tumorassoziierter Kohlenhydratantigene durch das Immun-system in der Krebs¬immuntherapie ist eine multivalente Präsentation der Haptene notwendig. In der vorliegenden Arbeit wurde ein neuer Zugang zu einer solch räumlichen Konzentration der Haptene untersucht, indem MUC1-Antigene mit perfluorierten Alkylketten funktionalisiert und in einer geeigneten Lipidmatrix entmischt wurden. Perfluoralkyl-Amphiphile zeichnen sich durch eine hohe Entmischungstendenz in Alkyllipiden aus und bewirken dadurch eine Anreicherung der Erkennungsstrukturen (Haptene) in Analogie zu den natürlichen raft-Domänen auf der Zelloberfläche.rnDazu wurden zunächst verschiedene Membranankersysteme mit unterschiedlichem Fluorierungsgrad entwickelt. Beispielsweise konnte ausgehend von einem zentralen Glycerin-fragment ein Membrananker mit zwei Perfluoralkylketten hergestellt werden. Letztere wurden mittels radikalischer Perfluoralkylierung eingeführt, wobei der Fluorgehalt der Verbindung über die Kettenlänge gesteuert wurde. Daneben konnte ein weiteres Ankersystem, basierend auf der Aminosäure Lysin, synthetisiert werden, dass einen bequemen Einbau der Perfluoralkylketten durch Peptidkupplungen von entsprechenden perfluorierten Aminen bzw. perfluorierten Carbonsäuren erlaubte. In diesem Fall wurde der Fluorgehalt durch die Einführung von Alkyl- bzw. Perfluoralkylketten verändert.rnBeide Systeme konnten für erste Untersuchungen ihres Phasenverhaltens mit polaren Kopf-gruppen ausgestattet werden, wobei neben einem hydrophilen, nicht-immunogenen Triethylenglycolspacer vor allem ein TN-Antigen tragendes Dipeptid zum Einsatz kam. In Gegenwart des Matrixlipids DODAMA konnten in Langmuir-Blodgett-Untersuchungen mit diesen Verbindungen eine Entmischung und die Ausbildung mikroseparierter Bereiche nachgewiesen werden. Auch war es möglich, durch Anbindung eines Fluoreszenzfarbstoffes zu zeigen, dass solche amphiphilen Membrananker auf perfluorierten Oberflächen effektiv und dauerhaft immobilisiert werden können. Damit eröffnet diese Verbindungsklasse interessante Anwendungsmöglichkeiten in der Entwicklung von diagnostischen Microarray-Formaten.rnUm eine Anbindung der fluorierten Membrananker an den N-Terminus eines an fester Phase aufgebauten mucinanalogen Glycopeptids als antigene Einheit zu ermöglichen, wurde ein entsprechendes Ankersystem auf Basis von Glutaminsäure entwickelt. Dabei wurden an diese Verbindung neben dem TN-Antigen noch weitere komplexe tumorassoziierte Kohlenhydrat-antigene des Mucintyps angebunden, wobei der Aufbau der resultierenden amphiphilen Glycolipopeptide vollständig an der festen Phase gelang. Insgesamt konnten so mithilfe des teilfluorierten Lysinankers und des zweifach perfluorierten Glutaminsäureankers erste amphiphile Glycopeptid-Konjugate hergestellt werden, deren antigene Kopfgruppe aus einer 20 Aminosäuren umfassenden Wiederholungseinheit des Mucins MUC1 mit TN-, T- bzw. STN-Antigen-Seitenkette besteht. Derartige Verbindungen stellen reizvolle Bausteine für die Tumordiagnostik und für die Entwicklung von stabilen liposomalen Tumorvakzinen dar, da die verwendeten Perfluoralkylanker die Antigenpräsentation nicht wesentlich beeinflussen und die Bindung des Antikörpers nicht behindern. rn

Synthese von MUC1-Glycopeptid-Konjugaten mit fluorierten Analoga des Thomsen-Friedenreich-Antigens

Krebserkrankungen gehen oft mit der Überexpression von mucinartigen Glycoproteinen auf der Zelloberfläche einher. In vielen Krebserkrankungen wird aufgrund der fehlerhaften Expression verschiedener Glycosyltransferasen das transmembranständige Glycoprotein MUC1, mit verkürzten Glycanstrukturen, überexprimiert. Das Auftreten der verschiedenen tumor-assoziierten Antigene (TACA) korreliert meist mit dem Fortschreiten des Krebs und der Metastasierung. Daher stellen TACAs interessante Zielmoleküle für die Entwicklung einer aktiven Tumorimmuntherapie zur spezifischen Behandlung von Adenokarzinomen dar. In dieser Arbeit galt das Interesse dem epithelialen Mucin MUC1, auf Basis dessen ein synthetischer Zugang zu einheitlichen Antitumorvakzinen, welche aus mucinanalogen Glyco-peptid¬konjugaten des MUC1 und Carrierproteinen bestehen, hergestellt werden sollten.rnUm eine tumorspezifische Immunantwort zu erhalten, müssen die selbst schwach immunogenen MUC1-Antigene über einen nicht-immunogenen Spacer mit einem geeigneten Trägerprotein, wie Tetanus Toxoid oder Rinderserumalbumin (BSA), verbunden werden. rnDa ein Einsatz von Glycokonjugaten in Impfstoffen durch die metabolische Labilität der O-glycosidischen Bindungen eingeschränkt ist, wurden hierzu erstmals fluorierte Vetreter von MUC1-analogen Glycopeptiden verwendet, in denen das Kohlenhydrat-Epitop durch den strategischen Einbau von Fluor¬atomen gegenüber einem raschen Abbau durch Glycosidasen geschützt werden soll. Dazu wurden auf Basis des literaturbekannten Thomsen-Friedenreich-Antigens Synthesestrategien zur Herstellung eines 2’F- und eines 2’,6’-bisfluorierten-Analogons erarbeitet. rnSchlüsselschritte in der Synthese stellten neben der elektrophilen Fluorierung eines Galactalvorläufers auch die -selektive 3-Galactosylierung des TN-Antigen-Bausteins zum 2’F- und 2’,6’-bisfluorierten-Analogons des TF-Disaccharids dar. Durch entsprechende Schutzgruppentransformationen wurden die beiden Derivate in entsprechende Glycosyl¬amino-säure-Bausteine für die Festphasensynthese überführt.rnNeben den beiden Analoga des TF-Antigens wurde auch erstmals ein 2F-Analogon des 2,6-Sialyl-T-Antigens hergestellt. Dazu wurde der entsprechende 2’F-TF-Baustein mit Sialinsäure-xanthogenat nach bereits bekannten Syntheseprotokollen umgesetzt. Aufgrund von Substanzmangel konnte die Verbindung nicht zur Synthese eines MUC1-Glycopeptid-Analogons herangezogen werden.rnDer Einbau der hergestellten Glycosylaminosäure-Bausteine erfolgte in die aus 20 Amino-säuren bestehende vollständige Wiederholungseinheit aus der tandem repeat-Sequenz des MUC1, wobei die entsprechenden Glycanseitenketten stets in Position 6 eingeführt wurden. Um die erhaltenen Glycopeptide für immunologische Studien an Carrier-Proteine anbinden zu können und so ggf. zu funktionsfähigen Impfstoff-Konjugaten zu gelangen, wurden diese stets N-terminal mit einem nicht-immunogenen Triethylenglycol-Spacer verknüpft. Die anschließende Funktionalisierung mit Quadratsäurediethylester erlaubte die spätere chemoselektive Konjugation an Trägerproteine, wie Tetanus Toxoid oder BSA.rnIn ersten immunologischen Bindungsstudien wurden die synthetisierten BSA-Glycopeptid-Konjugate mit Serum-Antikörpern aus Vakzinierungsstudien von MUC1-Tetanus Toxoid-Konjugaten, die (i) eine natürliche TF-Antigenstruktur und (ii) ein entsprechendes TF-Antigenderivat mit Fluorsubstituenten an C-6 des Galactosamin-Bausteins und C-6’ des Galactoserests tragen, untersucht.rn

Synthese C-glycosidischer und N-methylierter Glycosylaminosäuren für den Aufbau von Mimetika tumorassoziierter MUC1-Glycopeptidantigene unter Verwendung mikrostrukturierter Reaktoren

Zur Synthese hydrolysestabiler MUC1-Antitumorvakzine wurde im Rahmen dieser Arbeit zunächst ein Verfahren zur effizienten N Methylierung von Fmoc-Aminosäuren entwickelt. Die Synthese erfolgte in einer zweistufigen Umsetzung über Oxazolidinone unter Verwendung eines Tube-in-Tube-Durchflussreaktors mit einer semipermeablen Membran aus Teflon® AF 2400. In diesem Tube-in-Tube-Reaktor wurde in der ersten Stufe das Modellsubstrat Fmoc-Alanin bereits nach 2 h annähernd quantitativ in das entsprechende Oxazolidinon umgesetzt. In der zweiten Stufe wurde mit TFA erstmals eine Flüssigkeit durch eine solche Membran des Tube-in-Tube-Reaktors eingeleitet und lieferte innerhalb einer Stunde zahlreiche aliphatische, aromatische und funktionalisierte N-Methylaminosäuren in hohen Ausbeuten.rnDes Weiteren wurden erstmals sensible Glycosylaminosäuren, darunter auch TN Antigen-Strukturen, N-methyliert. Sie dienen als Bausteine für die Synthese von MUC1-Antitumorvakzinen. Neben Fmoc-N-Methyl-TN-Threonin konnten die Fmoc-geschützten N-Methyl-TN-Serin, N-Methyl-Sialyl-TN-Threonin sowie zwei N-Methyl-C Glycosylaminosäuren und in guten Ausbeuten erhalten werden. Anschließend wurde das N methylierte TN-Threonin gezielt in die tandem repeat-Sequenz des MUC1 in einer Festphasenpeptidsynthese eingebaut. Um einen direkten Vergleich bezüglich der N Methylierung im MUC1-Glycopeptide und dem darauf folgenden Einfluss auf die Tumorselektivität der resultierenden Vakzine erhalten zu können, wurde zudem ein Referenzpeptid aufgebaut. Zur Vollendung der Vakzinsynthese erfolgte die Konjugation beider Glycopeptidantigene an die jeweiligen BSA- und TTox-Proteine. rnEin alternativer Zugang zu hydrolysestabilen Glycopeptidbausteinen wurde im letzten Teil der Arbeit über die Synthese von α C Glycosylaminosäuren erarbeitet. Der entwickelte Syntheseweg basiert auf einer Ugi-Vier-Komponenten-Reaktion aus Aldehyd, Amin, Nitril und Carbonsäure. Als benötigte Aldehydkomponenten wurden ein einfaches Galactose- sowie ein Galactosamin-Derivat verwendet. Zum Aufbau des C-glycosidischen Grundgerüsts wurde eine Mikrowellen-unterstützte C-Allylierungsvariante im Durchfluss realisiert. Die Galactose- und Galactosaminaldehyde wurden danach mit chirale Glycosylaminen umgesetzt.

Rilevamento di dettaglio della zona del Passo Val Clapa (Austroalpino superiore, Alta Val di Non)

Questo elaborato ha come obiettivo il rilevamento geologico di dettaglio di alcuni affioramenti del basamento polimetamorfico della Falda del Tonale, nella zona del Passo Val Clapa (Alta Val di Non, TN), e di verificare l’attribuzione delle litologie all’Unità d’Ultimo, di alto grado metamorfico, o a quella del Tonale, di più basso grado. In due affioramenti nelle immediate vicinanze del Passo Val Clapa sono stati rinvenuti principalmente gneiss e gneiss migmatitici a granato e cianite, anfiboliti e miloniti, mentre in un affioramento a E del passo gneiss migmatitici a granato e cianite, migmatiti (stromatiti e nebuliti) e ultramafiti. Le foliazioni, definite dall’orientazione preferenziale dei minerali, indicano due direzioni principali: un’orientazione NNE-SSW, immergente verso ESE, rilevata nelle rocce milonitiche, che è stata correlata alla presenza della linea della Val Clapa; un’orientazione NW-SE, immergente verso NE, insieme ad una blanda piega con asse orientato NNE-SSW, rilevata nelle ultramafiti e nelle loro rocce incassanti. Sono state inoltre misurate le giaciture dei principali set di fratture che interessano gli ammassi ed è stata documentata la presenza di pseudotachiliti all’interno delle miloniti. Il corpo ultramafico è stato cartografato al contatto fra stromatiti e nebuliti e quindi all’interno dell’Unità d’Ultimo. Le miloniti, invece, rimangono di attribuzione incerta, anche se il loro ritrovamento in associazione con anfiboliti retrocesse in facies scisti verdi e di pegmatiti faccia propendere per un’assegnazione all’Unità del Tonale. Un’analisi di dettaglio degli gneiss affioranti nelle vicinanze delle miloniti permetterebbe di classificarli come paragneiss a sillimanite, caratteristici dell’Unità del Tonale, o come paragneiss a granato e cianite, diagnostici dell’Unità d’Ultimo, contribuendo alla corretta attribuzione geologica di questi terreni.

Repeat-dose sirolimus pharmacokinetics and pharmacodynamics in patients with hepatic allografts

To determine sirolimus steady-state pharmacokinetics, and to assess the relationship between time-normalized trough sirolimus concentration (C(min,TN)) and evidence of efficacy (rejection and death) and adverse reactions (stomatitis and pneumonia) in liver allograft patients.

Alboluxin, a snake C-type lectin from Trimeresurus albolabris venom is a potent platelet agonist acting via GPIb and GPVI

Alboluxin, a potent platelet activator, was purified from Trimeresurus albolabris venom with a mass of 120 kDa non-reduced and, after reduction, subunits of 17 and 24 kDa. Alboluxin induced a tyrosine phosphorylation profile in platelets that resembles those produced by collagen and convulxin, involving the time dependent tyrosine phosphorylation of Fc receptor gamma chain (Fc gamma), phospholipase Cgamma2 (PLCgamma2), LAT and p72SYK. Antibodies against both GPIb and GPVI inhibited platelet aggregation induced by alboluxin, whereas antibodies against alpha2beta1 had no effect. Inhibition of alphaIIb beta3 reduced the aggregation response to alboluxin, as well as tyrosine phosphorylation of platelet proteins, showing that activation of alphaIIb beta3 and binding of fibrinogen are involved in alboluxin-induced platelet aggregation and it is not simply agglutination. N-terminal sequence data from the beta-subunit of alboluxin indicates that it belongs to the snake C-type lectin family. The C-type lectin subunits are larger than usual possibly due to post-translational modifications such as glycosylation. Alboluxin is a hexameric (alphabeta)3 snake C-type lectin which activates platelets via both GPIb and GPVI.

Platelet glycoprotein Ia* is the processed form of multimerin--isolation and determination of N-terminal sequences of stored and released forms

Glycoprotein Ia* (GPIa*), a very high molecular mass, platelet alpha-granule protein consisting of 167 kDa subunits disulphide-linked in a multimeric structure, was first described by Bienz and Clemetson in 1989 (J. Biol. Chem. 264, 507-514). In 1991 Hayward et al. (J. Biol. Chem. 266, 7114-7120) independently identified a platelet protein with multimeric structure. Despite strong similarities to GPIa* they concluded that it was a novel multimeric protein and named it first p-155 and later, multimerin. Multimerin has also been found in endothelial cells and has been cloned recently from an endothelial cell cDNA library. This has made it possible for us to clarify the relationship between GPIa* and multimerin. GPIa* was isolated from platelet releasate and the N-terminal sequence of 167 kDa and 155 kDa subunit species were determined. The N-terminal 15 amino acids of GPIa* were identical to the deduced amino acids 184-198 of endothelial multimerin. The N-terminal sequence of the 155 kDa protein was identical to the deduced amino acids 318-326 of multimerin. Thus, platelet GPIa* (167 kDa) is the main processed form of multimerin stored in platelet alpha-granules. The GPIa*/processed multimerin (167 kDa) still contains an RGDS sequence near its N-terminus as well as an EGF domain which may be involved in binding to the platelet surface after release. This sequence and domain are cleaved off in the p-155 form, described earlier as platelet multimerin, which is probably formed after release from alpha-granules.

Amino acid sequence of the alpha subunit and computer modelling of the alpha and beta subunits of echicetin from the venom of Echis carinatus (saw-scaled viper)

Echicetin, a heterodimeric protein from the venom of Echis carinatus, binds to platelet glycoprotein Ib (GPIb) and so inhibits platelet aggregation or agglutination induced by various platelet agonists acting via GPIb. The amino acid sequence of the beta subunit of echicetin has been reported and found to belong to the recently identified snake venom subclass of the C-type lectin protein family. Echicetin alpha and beta subunits were purified. N-terminal sequence analysis provided direct evidence that the protein purified was echicetin. The paper presents the complete amino acid sequence of the alpha subunit and computer models of the alpha and beta subunits. The sequence of alpha echicetin is highly similar to the alpha and beta chains of various heterodimeric and homodimeric C-type lectins. Neither of the fully reduced and alkylated alpha or beta subunits of echicetin inhibited the platelet agglutination induced by von Willebrand factor-ristocetin or alpha-thrombin. Earlier reports about the inhibitory activity of reduced and alkylated echicetin beta subunit might have been due to partial reduction of the protein.

Ophioluxin, a convulxin-like C-type lectin from Ophiophagus hannah (King cobra) is a powerful platelet activator via glycoprotein VI

Ophioluxin, a potent platelet agonist, was purified from the venom of Ophiophagus hannah (King cobra). Under nonreducing conditions it has a mass of 85 kDa, similar to convulxin, and on reduction gives two subunits with masses of 16 and 17 kDa, slightly larger than those of convulxin. The N-terminal sequences of both subunits are very similar to those of convulxin and other C-type lectins. Ophioluxin induces a pattern of tyrosine-phosphorylated proteins in platelets like that caused by convulxin, when using appropriate concentrations based on aggregation response, because it is about 2-4 times more powerful as agonist than the latter. Ophioluxin and convulxin induce [Ca(2+)](i) elevation both in platelets and in Dami megakaryocytic cells, and each of these C-type lectins desensitizes responses to the other. Convulxin agglutinates fixed platelets at 2 microg/ml, whereas ophioluxin does not, even at 80 microg/ml. Ophioluxin resembles convulxin more than echicetin or alboaggregin B because polyclonal anti-ophioluxin antibodies recognize both ophioluxin and convulxin, but not echicetin, and platelets adhere to and spread on ophioluxin- or convulxin-precoated surfaces in the same way that is clearly different from their behavior on an alboaggregin B surface. Immobilized ophioluxin was used to isolate the glycoprotein VI-Fcgamma complex from resting platelets, which also contained Fyn, Lyn, Syk, LAT, and SLP76. Ophioluxin is the first multiheterodimeric, convulxin-like snake C-type lectin, as well as the first platelet agonist, to be described from the Elapidae snake family.

Bilinexin, a snake C-type lectin from Agkistrodon bilineatus venom agglutinates platelets via GPIb and alpha2beta1

A new snake protein, named bilinexin, has been purified from Agkistrodon bilineatus venom by ion-exchange chromatography and gel filtration chromatography. Under non-reducing conditions it has a mass of 110 kDa protein on SDS-PAGE. On reduction, it can be separated into five subunits with masses in the range 13-25 kDa. The N-terminal sequences of these subunits are very similar to those of convulxin or the alboaggregins, identifying bilinexin as a new member of the snake C-type lectin family, unusual in having multiple subunits. Bilinexin agglutinates fixed platelets. washed platelets and platelet rich plasma (PRP) without obvious activation (shape change) as confirmed by light microscope examination. Both inhibitory and binding studies indicate that antibodies against alpha2beta1 inhibit not only platelet agglutination induced by bilinexin, but also bilinexin binding to platelets. VM16d, a monoclonal anti-GPIbalpha antibody, completely inhibits platelet agglutination induced by bilinexin, and polyclonal antibodies against GPIbalpha prevent its binding to platelets. However, neither convulxin, polyclonal anti-GPVI antibodies, nor GPIIb/IIIa inhibitors affect its binding to and agglutination of platelets. Bilinexin neither activates GPIIb/IIIa integrin on platelets nor induces tyrosine phosphorylation of platelet proteins, nor increases intracellular Ca2+ in platelets. Like alboaggregin B, bilinexin agglutinates platelets, which makes it a good tool to investigate the differences in mechanism between snake C-type lectins causing platelet agglutination and those that induce full activation.

Aggretin, a heterodimeric C-type lectin from Calloselasma rhodostoma (malayan pit viper), stimulates platelets by binding to alpha 2beta 1 integrin and glycoprotein Ib, activating Syk and phospholipase Cgamma 2, but does not involve the glycoprotein VI/Fc receptor gamma chain collagen receptor

Aggretin, a potent platelet activator, was isolated from Calloselasma rhodostoma venom, and 30-amino acid N-terminal sequences of both subunits were determined. Aggretin belongs to the heterodimeric snake C-type lectin family and is thought to activate platelets by binding to platelet glycoprotein alpha(2)beta(1). We now show that binding to glycoprotein (GP) Ib is also required. Aggretin-induced platelet activation was inhibited by a monoclonal antibody to GPIb as well as by antibodies to alpha(2)beta(1). Binding of both of these platelet receptors to aggretin was confirmed by affinity chromatography. No binding of other major platelet membrane glycoproteins, in particular GPVI, to aggretin was detected. Aggretin also activates platelets from Fc receptor gamma chain (Fcgamma)-deficient mice to a greater extent than those from normal control mice, showing that it does not use the GPVI/Fcgamma pathway. Platelets from Fcgamma-deficient mice expressed fibrinogen receptors normally in response to collagen, although they did not aggregate, indicating that these platelets may partly compensate via other receptors including alpha(2)beta(1) or GPIb for the lack of the Fcgamma pathway. Signaling by aggretin involves a dose-dependent lag phase followed by rapid tyrosine phosphorylation of a number of proteins. Among these are p72(SYK), p125(FAK), and PLCgamma2, whereas, in comparison with collagen and convulxin, the Fcgamma subunit neither is phosphorylated nor coprecipitates with p72(SYK). This supports an independent, GPIb- and integrin-based pathway for activation of p72(SYK) not involving the Fcgamma receptor.

Functional expression of CCR1, CCR3, CCR4, and CXCR4 chemokine receptors on human platelets

Platelets are known to contain platelet factor 4 and beta-thromboglobulin, alpha-chemokines containing the CXC motif, but recent studies extended the range to the beta-family characterized by the CC motif, including RANTES and Gro-alpha. There is also evidence for expression of chemokine receptors CCR4 and CXCR4 in platelets. This study shows that platelets have functional CCR1, CCR3, CCR4, and CXCR4 chemokine receptors. Polymerase chain reaction detected chemokine receptor messenger RNA in platelet RNA. CCR1, CCR3, and especially CCR4 gave strong signals; CXCR1 and CXCR4 were weakly positive. Flow cytometry with specific antibodies showed the presence of a clear signal for CXCR4 and weak signals for CCR1 and CCR3, whereas CXCR1, CXCR2, CXCR3, and CCR5 were all negative. Immunoprecipitation and Western blotting with polyclonal antibodies to cytoplasmic peptides clearly showed the presence of CCR1 and CCR4 in platelets in amounts comparable to monocytes and CCR4 transfected cells, respectively. Chemokines specific for these receptors, including monocyte chemotactic protein 1, macrophage inflammatory peptide 1alpha, eotaxin, RANTES, TARC, macrophage-derived chemokine, and stromal cell-derived factor 1, activate platelets to give Ca(++) signals, aggregation, and release of granule contents. Platelet aggregation was dependent on release of adenosine diphosphate (ADP) and its interaction with platelet ADP receptors. Part, but not all, of the Ca(++) signal was due to ADP release feeding back to its receptors. Platelet activation also involved heparan or chondroitin sulfate associated with the platelet surface and was inhibited by cleavage of these glycosaminoglycans or by heparin or low molecular weight heparin. These platelet receptors may be involved in inflammatory or allergic responses or in platelet activation in human immunodeficiency virus infection.

The platelet collagen receptor glycoprotein VI is a member of the immunoglobulin superfamily closely related to FcalphaR and the natural killer receptors

We have cloned the platelet collagen receptor glycoprotein (GP) VI from a human bone marrow cDNA library using rapid amplification of cDNA ends with platelet mRNA to complete the 5' end sequence. GPVI was isolated from platelets using affinity chromatography on the snake C-type lectin, convulxin, as a critical step. Internal peptide sequences were obtained, and degenerate primers were designed to amplify a fragment of the GPVI cDNA, which was then used as a probe to screen the library. Purified GPVI, as well as Fab fragments of polyclonal antibodies made against the receptor, inhibited collagen-induced platelet aggregation. The GPVI receptor cDNA has an open reading frame of 1017 base pairs coding for a protein of 339 amino acids including a putative 23-amino acid signal sequence and a 19-amino acid transmembrane domain between residues 247 and 265. GPVI belongs to the immunoglobulin superfamily, and its sequence is closely related to FcalphaR and to the natural killer receptors. Its extracellular chain has two Ig-C2-like domains formed by disulfide bridges. An arginine residue is found in position 3 of the transmembrane portion, which should permit association with Fcgamma and its immunoreceptor tyrosine-based activation motif via a salt bridge. With 51 amino acids, the cytoplasmic tail is relatively long and shows little homology to the C-terminal part of the other family members. The ability of the cloned GPVI cDNA to code for a functional platelet collagen receptor was demonstrated in the megakaryocytic cell line Dami. Dami cells transfected with GPVI cDNA mobilized intracellular Ca(2+) in response to collagen, unlike the nontransfected or mock transfected Dami cells, which do not respond to collagen.

Platelet activation and signal transduction by convulxin, a C-type lectin from Crotalus durissus terrificus (tropical rattlesnake) venom via the p62/GPVI collagen receptor

Convulxin, a powerful platelet activator, was isolated from Crotalus durissus terrificus venom, and 20 amino acid N-terminal sequences of both subunits were determined. These indicated that convulxin belongs to the heterodimeric C-type lectin family. Neither antibodies against GPIb nor echicetin had any effect on convulxin-induced platelet aggregation showing that, in contrast to other venom C-type lectins acting on platelets, GPIb is not involved in convulxin-induced platelet activation. In addition, partially reduced/denatured convulxin only affects collagen-induced platelet aggregation. The mechanism of convulxin-induced platelet activation was examined by platelet aggregation, detection of time-dependent tyrosine phosphorylation of platelet proteins, and binding studies with 125I-convulxin. Convulxin induces signal transduction in part like collagen, involving the time-dependent tyrosine phosphorylation of Fc receptor gamma chain, phospholipase Cgamma2, p72(SYK), c-Cbl, and p36-38. However, unlike collagen, pp125(FAK) and some other bands are not tyrosine-phosphorylated. Convulxin binds to a glycosylated 62-kDa membrane component in platelet lysate and to p62/GPVI immunoprecipitated by human anti-p62/GPVI antibodies. Convulxin subunits inhibit both aggregation and tyrosine phosphorylation in response to collagen. Piceatannol, a tyrosine kinase inhibitor with some specificity for p72(SYK), showed differential effects on collagen and convulxin-stimulated signaling. These results suggest that convulxin uses the p62/GPVI but not the alpha2beta1 part of the collagen signaling pathways to activate platelets. Occupation and clustering of p62/GPVI may activate Src family kinases phosphorylating Fc receptor gamma chain and, by a mechanism previously described in T- and B-cells, activate p72(SYK) that is critical for downstream activation of platelets.