M-ficolin and leukosialin (CD43): new partners in neutrophil adhesion

M-ficolin specificity for sialylated ligands prompted us to investigate its interactions with the main membrane sialoprotein of human neutrophils, CD43. rM-ficolin bound CD43 and prevented the access of anti-CD43 mAb. Moreover, rM-ficolin reacted exclusively with CD43 on Western blots of neutrophil lysate. We confirmed that M-ficolin is secreted by fMLP-activated neutrophils, and this endogenous M-ficolin also binds to CD43 and competes with anti-CD43 mAb. Anti-CD43 antibody cross-linking or fMLP resulted in M-ficolin and CD43 colocalization on polarized neutrophils. The binding of rM-ficolin to resting neutrophils induced cell polarization, adhesion, and homotypic aggregation as anti-CD43 mAb. The M-ficolin Y271F mutant, unable to bind sialic acid, neither reacted with neutrophils nor modulated their functions. Finally, rM-ficolin activated the lectin complement pathway on neutrophils. These results emphasize a new function of M-ficolin, different from ficolin pathogen recognition, i.e., a participation to neutrophil adhesion potentially important in early inflammation, as nanomolar agonist concentrations are sufficient to mobilize M-ficolin to the neutrophil surface. This multivalent lectin could then endow the antiadhesive CD43, essentially designed to prevent leukocyte aggregation in the blood flow, with new adhesive properties and explain, at least in part, dual-adhesive/antiadhesive roles of CD43 in neutrophil recruitment. J. Leukoc. Biol. 91: 469-474; 2012.

Evaluation of glycoconjugate antigens as vaccine candidates against group A Streptococcus and human immunodeficiency virus infections

This PhD thesis discusses the rationale for design and use of synthetic oligosaccharides for the development of glycoconjugate vaccines and the role of physicochemical methods in the characterization of these vaccines. The study concerns two infectious diseases that represent a serious problem for the national healthcare programs: human immunodeficiency virus (HIV) and Group A Streptococcus (GAS) infections. Both pathogens possess distinctive carbohydrate structures that have been described as suitable targets for the vaccine design. The Group A Streptococcus cell membrane polysaccharide (GAS-PS) is an attractive vaccine antigen candidate based on its conserved, constant expression pattern and the ability to confer immunoprotection in a relevant mouse model. Analysis of the immunogenic response within at-risk populations suggests an inverse correlation between high anti-GAS-PS antibody titres and GAS infection cases. Recent studies show that a chemically synthesized core polysaccharide-based antigen may represent an antigenic structural determinant of the large polysaccharide. Based on GAS-PS structural analysis, the study evaluates the potential to exploit a synthetic design approach to GAS vaccine development and compares the efficiency of synthetic antigens with the long isolated GAS polysaccharide. Synthetic GAS-PS structural analogues were specifically designed and generated to explore the impact of antigen length and terminal residue composition. For the HIV-1 glycoantigens, the dense glycan shield on the surface of the envelope protein gp120 was chosen as a target. This shield masks conserved protein epitopes and facilitates virus spread via binding to glycan receptors on susceptible host cells. The broadly neutralizing monoclonal antibody 2G12 binds a cluster of high-mannose oligosaccharides on the gp120 subunit of HIV-1 Env protein. This oligomannose epitope has been a subject to the synthetic vaccine development. The cluster nature of the 2G12 epitope suggested that multivalent antigen presentation was important to develop a carbohydrate based vaccine candidate. I describe the development of neoglycoconjugates displaying clustered HIV-1 related oligomannose carbohydrates and their immunogenic properties.

Strukturbildung doppelthydrophiler Blockcopolymere mit mehrwertigen organischen Gegenionen

Sowohl die Komplexierung von Polyelektrolyten mit anorganischen Salzen, als auch die mit entgegengesetzt geladenen Polymeren wurde von vielen Autoren bereits intensiv untersucht. Doch gerade mit Molekülen die zwischen diesen beiden Extremen liegen, sollte es möglich sein, durch elektrostatische Wechselwirkungen gezielt nanometergroße Teilchen definierter Struktur herzustellen. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die Strukturbildung doppelthydrophiler Blockcopolymere mit mehrwertigen organischen Gegenionen zu untersuchen und insbesondere Parameter für die Bildung supramolekularer Strukturen in wässriger Lösung zu finden. Als Blockcopolymer wurde dabei Polyethylenoxid-b-methacrylsäure mittels anionischer Polymerisation hergestellt und mittels Gelpermeationschromatographie (GPC) und Kernresonanzspektroskopie (NMR)charakterisiert. Die Strukturbildung des Polyelektrolyten mit mehrwertigen organischen Gegenionen wurde in pH = 6- und pH = 7-Pufferlösung mit dynamischer und statischer Lichtstreuung, Kleinwinkelneutronenstreuung und Ultrazentrifugation untersucht. Mit Diaminobenzidin als Gegenion wurden dabei sphärische Komplexe mit einem hydrodynamischen Radius um 100 nm erhalten und mit Ultrazentrifugation der Anteil des Gegenions im Komplex quantifiziert. Die schlechte Löslichkeit des Diaminobenzidins in wässrigem Medium erschwerte allerdings die Interpretation der Ergebnisse. Trotzdem deuten diese darauf hin, dass keine Kolloidbildung des Diaminobenzidins, sondern eine Komplexierung der Einzelmoleküle mit dem Copolymer vorliegt. Um Probleme mit der Löslichkeit zu vermeiden, wurden schliesslich Polyamidoamin-Dendrimere als Gegenionen verwendet. Dabei wurde in pH = 6- und pH = 7-Pufferlösung für Dendrimere der Generation 4 mit steigender Gegenionenkonzentration ein kontinuierlicher Anstieg des hydrodynamischen Radius bis zu einer Größe von 70 nm gefunden. Mit Kleinwinkelneutronenstreuung konnte eine ellipsoidale Struktur dieser Komplexe beobachtet werden. Auch die Größe der Gegenionen spielt für die Bildung supramolekularer Aggregate eine Rolle. So zeigte sich, dass für Polyamidoamin-Dendrimere der Generation 2, analog zu denen der Generation 4, ein Anstieg des hydrodynamischen Radius mit steigender Gegenionenkonzentration zu beobachten ist. Für Generation 0-Dendrimere hingegen wurde ein umgekehrter Verlauf beobachtet, welcher dem für Diaminobenzidin gleicht. Somit kann man annehmen, dass die Aggregation mit kleinen Molekülen zu einer anderen Struktur der Komplexe führt, als die mit größeren Molekülen.

Electrostatically self-assembled nanoparticles based on biomolecules

In this work, two different systems were investigated to develop fundamental understanding of the self-assembly behavior of polyelectrolytes and small organic counterions with a certain geometry. Complexes formed were characterized by light scattering in solution, as well as UV-Vis spectroscopy, analytical ultracentrifugation, gel electrophoresis, zeta potential and IR spectroscopy. The morphologies of the aggregates were observed by AFM in dried state on surface. The charge ratio, the valence and the structure of the counterion were shown to represent key parameters in the complexation. The influence of polyelectrolyte type and molecular weights was also determined for the structure formed.rnrnOne system was mainly focused on the association of double-strand DNA with non-intercalating divalent and tetravalent organic counterions. The other model system involved linear NaPSS and oligolysines. In addition, various influences on the morphology of the charged self-assembly complexes in AFM studies were discussed. It was shown that electrostatic self-assembly of DNA and non-intercalating counterions as well as of a linear synthetic polyelectrolyte with oligolysine counterions that can build mutual hydrogen bonds can yield supramolecular aggregates of a defined size. Various morphologies (flower-like, rod-like, toroidal and spherical) of the assemblies were obtained for different combinations of polyelectrolyte and counterions. Results presented in this work are of importance for the fundamental understanding of the association behavior of various polyelectrolytes and organic counterions. The selection of biopolymers for the study may give an opportunity to transfer the basic research results into biological applications, such as gene therapy or drug delivery.rn

Ortsgerichtete Modifikationen von Somatostatin-14 zur Darstellung von maßgeschneiderten Biohybridkonjugaten

Die hochspezifische Funktionalisierung von Proteinen und Peptiden kann durch milde reduktive Spaltung der lösungsmittelzugänglichen Disulfidbrücken und anschließende Rückverbrückung durch den Einbau sogenannter Linkermoleküle über einen konsekutiven Eliminierungs-Additionsprozess verwirklicht werden. Die Erweiterung des Linkerportfolios stellte in erster Instanz die Entwicklung von verschieden funktionalisierten Systemen dar, welche als hochflexible Kernbausteine für den Aufbau komplexer Architekturen dienten. Das Verständnis für die Reaktivität und Reversibilität der Thioladdition an die Mono-und Bissulfone in Abhängigkeit des Substituenten in p-Position konnte durch Variation von Parametern wie Lösungsmittel oder pH-Wert für intelligentes Produktdesign genutzt werden. Heterokonjugate zweier Biomoleküle mit ungepaartem Cystein wurden durch die Kombination von Maleinimid- und Bissulfonchemie innerhalb eines Linkermoleküls realisiert. Polymer-Peptid-Konjugate wurden einerseits über die grafting to Methode durch Modifizierung von Somatostatin mit PEGbissulfonen und anderseits durch grafting from unter Verwendung eines zuvor synthetisierten ATRP-Makroinitiators dargestellt. Multivalente Konjugate konnten durch die Synthese von hochsymmetrischen Tetra- sowie Hexasulfonen und anschließende Umsetzung mit Somatostatin erhalten werden. Die Polyinterkalatorpolymere, die durch lebende radikalische Polymerisation eines Bissulfidmonomers generiert wurden, wurden mit Glutathion umgesetzt. Durch die Interkalation von p-Ethinyl sowie p-Iodmonosulfon in die Disulfidbrücke von Somatostatin konnte erfolgreich gezeigt werden, dass die Rückverbrückung unter Rezyklisierung gelang. Die biologische Integrität wurde durch die Modifikation nicht beeinträchtigt und die erfolgreiche Aufnahme wurde nur bei den rezeptorpositiven Zellen (CAPAN-2) beobachtet. Das artifizielle Iodderivat im Vergleich zum nativen Somatostatin ein erhöhtes Potential zur Apoptoseinduktion. Die Somatostatinderivate präsentierten sich somit als attraktive potentielle Therapeutika.

Synthese und Charakterisierung von multivalenten kationischen Tensiden und Polymeren

Der Einsatz von den Polyelektrolytkomplexen von DNA / RNA mit Polykationen oder Lipiden in der Gen-Therapie ist für Wissenschaftler von besonderem Interesse, da sie als Träger für den Transport von genetischem Material in lebende Zellen fungieren können. Interessant ist auch die Komplexbildung aus Gadolinium und Polykation, hier können die stabil gebildeten Aggregate als Kontrastmittel zur Anwendung in der Magnetresonanztomographie eingeführt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, strukturdefinierte, positiv geladene, polyvalente sperminanaloge Polymere zu synthetisieren. Durch die polyelektrolytische Natur erlauben solche Polymere die Komplexierung von mehr Gadolinium-Polyoxometalaten und wären deshalb sehr gut als Kontrastmittel geeignet. Aufbauend auf den Vorarbeiten, wurde insbesondere die Komplexbildung von kationischem Polymer mit der Green Fluorescent Protein DNA in physiologischem Salzgehalt untersucht. Die Beschreibung der Synthese im Rahmen dieser Arbeit zeigt, dass es mit dem entwickelten Syntheseprinzip, also unter Einsatz von orthogonaler Schutzgruppenchemie und funktionaler Transformation gelungen ist, durch einfache nukleophile Substitution die Kopplung der Elementareinheiten zu komplexeren, auch ionischen Tensiden durchzuführen. Die Komplexierung von Gadolinium-Polyoxometalat mit kationisch geladenem Polymer in reinem Wasser und in physiologischem Salzgehalt hat gezeigt, dass bei einem Ladungsverhältnis von ungefähr 2:1 stabile sphärische Komplexe gebildet werden. HeLa-Zellen zeigen keine hohe Empfindlichkeit gegenüber Polykation-POM-Komplexen, da deren toxische Wirkung nur einen Anteil toter Zellen von maximal 24 % zur Folge hatte. Die Bildqualität einer MRT-Aufnahme der gebildeten Polykation-POM-Komplexe wurde im Vergleich zu den reinen Gadolinium-Polyoxometalat-Lösungen erheblich verbessert. Die Komplexierung von DNA mit dem im Überschuss vorliegenden kationisch geladenen Polymer wurde mittels Rasterkraftmikroskopie, statischer sowie dynamischer Lichtstreuung untersucht. Die Molmasse und Größe der Polykation-DNA-Komplexe geben eindeutige Hinweise darauf, dass sich in physiologischer Salzlösung Multi-Ketten-Komplexe bilden. Neben der Untersuchung der Polymer-Komplexe wurde eine Reihe neuartiger multivalenter kationischer Tenside hergestellt, wobei ihre Eigenschaften beispielsweise mit Tensid B (C12N4), Tensid C (EG8N4) und Tensid F (EG8C12N4) in wässriger Lösung bei verschiedener Salzkonzentration im Vordergrund stehen.

Synthese und Evaluierung makrozyklischer 68 Ga-MPI-Tracer auf Pyridaben-Basis

Herz-Kreislauf-Erkrankungen zählen weltweit zu den Hauptursachen, die zu frühzeitigem Tod führen. Pathophysiologisch liegt eine Gefäßwandverdickung durch Ablagerung arteriosklerotischer Plaques (Arteriosklerose) vor. Die molekulare Bildgebung mit den nuklearmedizinischen Verfahren SPECT und PET zielt darauf ab, minderperfundierte Myokardareale zu visualisieren, um den Krankheitsverlauf durch frühzeitige Therapie abschwächen zu können. Routinemäßig eingesetzt werden die SPECT-Perfusionstracer [99mTc]Sestamibi und [99mTc]Tetrofosmin. Zum Goldstandard für die Quantifizierung der Myokardperfusion werden allerdings die PET-Tracer [13N]NH3 und [15O]H2O, da eine absolute Bestimmung des Blutflusses in mL/min/g sowohl in der Ruhe als auch bei Belastung möglich ist. 2007 wurde [18F]Flurpiridaz als neuer Myokardtracer vorgestellt, dessen Bindung an den MC I sowohl in Ratten, Hasen, Primaten als auch in ersten klinischen Humanstudien eine selektive Myokardaufnahme zeigte. Um eine Verfügbarkeit des Radionuklids über einen Radionuklidgenerator gewährleisten zu können, sollten makrozyklische 68Ga-Myokard-Perfusionstracer auf Pyridaben-Basis synthetisiert und evaluiert werden. Die neue Tracer-Klasse setzte sich aus dem makrozyklischen Chelator, einem Linker und dem Insektizid Pyridaben als Targeting-Vektor zusammen. Struktur-Affinitätsbeziehungen konnten auf Grund von Variation des Linkers (Länge und Polarität), der Komplexladung (neutral und einfach positiv geladen), des Chelators (DOTA, NODAGA, DO2A) sowie durch einen Multivalenzansatz (Monomer und Dimer) aufgestellt werden. Insgesamt wurden 16 neue Verbindungen synthetisiert. Ihre 68Ga-Markierung wurde hinsichtlich pH-Wert, Temperatur, Vorläufermenge und Reaktionszeit optimiert. Die DOTA/NODAGA-Pyridaben-Derivate ließen sich mit niedrigen Substanzmengen (6 - 25 nmol) in 0,1 M HEPES-Puffer (pH 3,4) bei 95°C innerhalb 15 min mit Ausbeuten > 95 % markieren. Für die DO2A-basierenden Verbindungen bedurfte es einer mikrowellengestützen Markierung (300 W, 1 min, 150°C), um vergleichbare Ausbeuten zu erzielen. Die in vitro-Stabilitätstests aller Verbindungen erfolgten in EtOH, NaCl und humanem Serum. Es konnten keine Instabilitäten innerhalb 80 min bei 37°C festgestellt werden. Unter Verwendung der „shake flask“-Methode wurden die Lipophilien (log D = -1,90 – 1,91) anhand des Verteilungs-quotienten in Octanol/PBS-Puffer ermittelt. Die kalten Referenzsubstanzen wurden mit GaCl3 hergestellt und zur Bestimmung der IC50-Werte (34,1 µM – 1 µM) in vitro auf ihre Affinität zum MC I getestet. In vivo-Evaluierungen erfolgten mit den zwei potentesten Verbindungen [68Ga]VN160.MZ und [68Ga]VN167.MZ durch µ-PET-Aufnahmen (n=3) in gesunden Ratten über 60 min. Um die Organverteilung ermitteln zu können, wurden ex vivo-Biodistributionsstudien (n=3) vorgenommen. Sowohl die µ-PET-Untersuchungen als auch die Biodistributionsstudien zeigten, dass es bei [68Ga]VN167.MZ zwar zu einer Herzaufnahme kam, die jedoch eher perfusionsabhängig ist. Eine Retention des Tracers im Myokard konnte in geringem Umfang festgestellt werden.

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

High-resolution electrophoretic simulations: performance characteristics of one-dimensional simulators

Three comprehensive one-dimensional simulators were used on the same PC to simulate the dynamics of different electrophoretic configurations, including two migrating hybrid boundaries, an isotachophoretic boundary and the zone electrophoretic separation of ten monovalent anions. Two simulators, SIMUL5 and GENTRANS, use a uniform grid, while SPRESSO uses a dynamic adaptive grid. The simulators differ in the way components are handled. SIMUL5 and SPRESSO feature one equation for all components, whereas GENTRANS is based on the use of separate modules for the different types of monovalent components, a module for multivalent components and a module for proteins. The code for multivalent components is executed more slowly compared to those for monovalent components. Furthermore, with SIMUL5, the computational time interval becomes smaller when it is operated with a reduced calculation space that features moving borders, whereas GENTRANS offers the possibility of using data smoothing (removal of negative concentrations), which can avoid numerical oscillations and speed up a simulation. SPRESSO with its adaptive grid could be employed to simulate the same configurations with smaller numbers of grid points and thus is faster in certain but not all cases. The data reveal that simulations featuring a large number of monovalent components distributed such that a high mesh is required throughout a large proportion of the column are fastest executed with GENTRANS.

Engineered fibrin matrices for functional display of cell membrane-bound growth factor-like activities: study of angiogenic signaling by ephrin-B2

With the rapid increase in approaches to pro- or anti-angiogenic therapy, new and effective methodologies for administration of cell-bound growth factors will be required. We sought to develop the natural hydrogel matrix fibrin as platform for extensive interactions and continuous signaling by the vascular morphogen ephrin-B2 that normally resides in the plasma membrane and requires multivalent presentation for ligation and activation of Eph receptors on apposing endothelial cell surfaces. Using fibrin and protein engineering technology to induce multivalent ligand presentation, a recombinant mutant ephrin-B2 receptor binding domain was covalently coupled to fibrin networks at variably high densities. The ability of fibrin-bound ephrin-B2 to act as ligand for endothelial cells was preserved, as demonstrated by a concomitant, dose-dependent increase of endothelial cell binding to engineered ephrin-B2-fibrin substrates in vitro. The therapeutic relevance of ephrin-B2-fibrin implant matrices was demonstrated by a local angiogenic response in the chick embryo chorioallontoic membrane evoked by the local and prolonged presentation of matrix-bound ephrin-B2 to tissue adjacing the implant. This new knowledge on biomimetic fibrin vehicles for precise local delivery of membrane-bound growth factor signals may help to elucidate specific biological growth factor function, and serve as starting point for development of new treatment strategies.

DARPins as bispecific receptor antagonists analyzed for immunoglobulin E receptor blockage

The concept of multispecific antibodies is of high therapeutic interest but has failed to produce pharmaceutical products due to the poor biophysical properties of such molecules. Here, we propose an alternative and simple way to generate bispecific binding molecules using designed ankyrin repeat proteins (DARPins). For this purpose, monovalent DARPins with different epitope specificities were selected against the alpha chain of the high-affinity receptor for human immunoglobulin E (IgE) (FcepsilonRIalpha). Two of the isolated binders interfering with IgE binding to the receptor were joined to each other or to themselves via a flexible protein linker. The resulting bivalent and bispecific DARPins were tested for their ability to prevent allergen-induced cell degranulation using rat basophilic leukemia cells stably transfected with human FcepsilonRIalpha. The bispecific DARPin construct was the most potent one, efficiently blocking the IgE-FcepsilonRI interaction and preventing the release of proinflammatory mediators. Noteworthy, the multivalent and multispecific DARPin construct did not show any alteration of the beneficial biophysical properties of the monovalent parental DARPins. Hence, bispecific DARPins may be used to generate receptor antagonists simultaneously targeting different epitopes on the same molecule. Moreover, they easily overcome the limiting immunoglobulin binding paradigm (one binding molecule=one epitope) and thereby represent an alternative to monoclonal antibodies in cases where the immunoglobulin scaffold is unsuitable.

Defective pituitary function and gamete interactions in $\beta$1,4-galactosyltransferase null mice

Despite much attention, the function of oligosaccharide chains of glycoproteins remains largely unknown. Our understanding of oligosaccharide function in vivo has been limited to the use of reagents and targeted mutations that eliminate entire oligosaccharide chains. However, most, if not all biological functions for oligosaccharides have been attributed to specific terminal sequences on these oligosaccharides, yet there have been few studies to examine the consequences of modifying terminal oligosaccharide structures in vivo. To address this issue, mice were created bearing a targeted mutation in $\beta$1,4-galactosyltransferase, an enzyme responsible for elaboration of many of the proposed biologically-active carbohydrate epitopes. Most galactosyltransferase-null mice died within the first few weeks after birth and were characterized by stunted growth, thin skin, sparse hair, and dehydration. In addition, the adrenal cortices were poorly stratified and spermatogenesis was delayed. The few surviving adults had puffy skin (myxedema), difficulty delivering pups at birth (dystocia), and failed to lactate (agalactosis). All of these defects are consistant with endocrine insufficiency, which was confirmed by markedly decreased levels of serum thyroxine. The anterior pituitary gland appeared functionally delayed in newborn mutant mice, since the constituent cells were quiescent and nonsecretory, unlike that of control littermates. However, the anterior pituitary acquired a normal secretory phenotype during neonatal development, although it remained abnormally small and its glycoprotein hormones were devoid of $\beta$1,4-galactosyl residues. These results support in vitro studies suggesting that incomplete glycosylation of pituitary hormones leads to the creation of hormone antagonists that down regulate subsequent endocrine function producing polyglandular endocrine insufficiency. More surprisingly, the fact that some mice survive this neonatal period indicates the presence of a previously unrecognized compensatory pathway for glycoprotein hormone glycosylation and/or action.^ In addition to its well-studied biosynthetic function in the Golgi complex, a GalTase isoform is also expressed on the sperm surface where it functions as a gamete receptor during fertilization by binding to its oligosaccharide ligand on the egg coat glycoprotein, ZP3. Aggregation of GalTase by multivalent ZP3 oligosaccharides activates a G-protein cascade leading to the acrosome reaction. Although GalTase-null males are fertile, the mutant sperm bind less ZP3 than wild-type sperm, and are unable to undergo the acrosome reaction in response to either zona pellucida glycoproteins or to anti-GalTase anti-serum, as do wild-type sperm. However, mutant and wild-type sperm undergo the acrosome reaction normally in response to calcium ionophore which bypasses the requirement for ZP3 binding. Interestingly, the phenotype of the GalTase-null sperm is reciprocal to that of sperm that overexpress surface GalTAse and which bind more ZP3 leading to precocious acrosome reactions. These results confirm that GalTase functions as at least one of the sperm receptors for ZP3, and that GalTase participates in the ZP3-induced signal transduction pathway during zona pellucida-induced acrosome reactions. ^

Prevalence of antileptospiral serum antibodies in dogs in Ireland.

A total of 474 serum samples from client owned Irish dogs were tested for the presence of antibodies to serovars Canicola, Icterohaemorrhagiae, Bratislava, Autumnalis, Pomona, Altodouro, Grippotyphosa, Mozdok, Hardjobovis and Ballum. Six per cent of dogs presented to veterinary practitioners for problems unrelated to leptospirosis showed evidence of prior exposure to leptospiral serovars belonging to the serogropus Ballum, Australis, Pomona and Sejroe. One unvaccinated dog suspected to have leptospirosis showed seroconversion to serogroup Icterohaemorrhagiae. Based on these results the authors conclude that canine exposure to serogroup Ballum should be monitored because dogs may serve as sentinels for this serovar in the environment. Vaccination with multivalent vaccines containing serovar Bratislava in addition to serogroups Icterohaemorrhagiae and Canicola is advisable.

Superactivation of an immune response triggered by oligomerized T cell epitopes

The peptides bound to class II major histocompatibility complex (MHC) molecules extend out both ends of the peptide binding groove. This structural feature provided the opportunity to design multivalent polypeptide chains that cross-link class II MHC molecules through multiple, repetitive MHC binding sites. By using recombinant techniques, polypeptide oligomers were constructed that consist of up to 32 copies of an HLA-DR1-restricted T cell epitope. The epitope HA306–318, derived from influenza virus hemagglutinin, was connected by 12- to 36-aa long spacer sequences. These oligomers were found to cross-link soluble HLA-DR1 molecules efficiently and, upon binding to the MHC molecules of a monocyte line, to trigger signal transduction indicated by the enhanced expression of some cell surface molecules. A particularly strong effect was evident in the T cell response. A hemagglutinin-specific T cell clone recognized these antigens at concentrations up to three to four orders of magnitude lower than that of the peptide or the hemagglutinin protein. Both signal transduction in the monocyte and the proliferative response of the T cell were affected greatly by the length of the oligomer (i.e., the number of repetitive units) and the distance of the epitopes within the oligomer (spacing). Thus, the formation of defined clusters of T cell receptor/MHC/peptide antigen complexes appears to be crucial for triggering the immune response and can be used to enhance the antigenicity of a peptide antigen by oligomerizing the epitope.

Influence of follicular dendritic cells on decay of HIV during antiretroviral therapy

Drug treatment of HIV type 1 (HIV-1) infection leads to a rapid initial decay of plasma virus followed by a slower second phase of decay. To investigate the role of HIV-1 retained on follicular dendritic cells (FDCs) in this process, we have developed and analyzed a mathematical model for HIV-1 dynamics in lymphoid tissue (LT) that includes FDCs. Analysis of clinical data using this model indicates that decay of HIV-1 during therapy may be influenced by release of FDC-associated virus. The biphasic character of viral decay can be explained by reversible multivalent binding of HIV-1 to receptors on FDCs, indicating that the second phase of decay is not necessarily caused by long-lived or latently infected cells. Furthermore, viral clearance and death of short-lived productively infected cells may be faster than previously estimated. The model, with reasonable parameter values, is consistent with kinetic measurements of viral RNA in plasma, viral RNA on FDCs, productively infected cells in LT, and CD4+ T cells in LT during therapy.