Untersuchungen zur Rolle C-terminaler Peptide des Ifapsoriasins als Effektoren des epithelialen Abwehrsystems
Zusammenfassung der Projektergebnisse
"S100 fused-type"-Proteine (SFTP) sind strukturell sehr ähnliche Mitglieder einer vornehmlich in Keratinozyten der Haut und anderen Epithelzellen exprimierten Proteinfamilie, über deren biologische Funktion sehr wenig bekannt ist. Wir haben kürzlich Ifapsoriasin (bzw. Filaggrin-2) als neues SFTP identifiziert, das hauptsächlich von Keratinozyten gebildet wird. In Vorversuchen zeigte ein rekombinant hergestelltes carboxyterminales Peptidfragment des Ifapsoriasins (IFPS-4), das in Säugetieren hoch konserviert ist, selektive antimikrobielle Eigenschaften gegenüber verschiedenen Boden- und Feuchtkeimen der Gattung Pseudomonas sowie E. coli. Wir hatten deshalb die Hypothese aufgestellt, dass IFPS-4 für die Infektionsabwehr der gesunden Haut gegenüber Umweltkeimen wichtig sein könnte. Mittels rekombinanter Technologie sowie chemischer Synthese wurden verschiedene IFPS-4-Varianten und -Mutationen hergestellt, um Struktur-Aktivitäts-Studien durchzuführen. Dabei zeigte sich, dass einige der in Säuger-Orthologen des IFPS-4 hochkonservierten Aminosäuren für die antimikrobielle Aktivität nicht essentiell sind. Auch ließen sich im IFPS-4 keine klar definierten, für die antimikrobielle Aktivität essentiellen Strukturelemente identifizieren. Damit erwies sich das IFPS-4 als strukturell neuartiges antimikrobielles Peptid (AMP). Im weiteren Verlauf des Projektes sollte auch der Wirkmechanismus untersucht werden. Elektronenmikroskopische Untersuchungen IFPS-4-behandelter Pseudomonas aeruginosa zeigten anfangs blasenartige Ausstülpungen der Zellwände, die Defensin-behandelten Bakterien nicht unähnlich waren. Später wiesen sie Zeichen einer Zelllyse auf, die auf unbekannte Weise eingeleitet wurde. Wir hatten daher vermutet, dass IFPS-4 in analoger Weise zu den Defensinen die Bakterienmembran perforiert. Dieses konnten wir allerdings mittels moderner Immunfluoreszenz-Techniken ausschließen. So fanden wir, dass IFPS-4 in die Bakterien eindringt und in blasenartigen Ausstülpungen akkumuliert. Da ein wesentlicher Inhaltsstoff dieser Blasen DNA ist, sind wir der Hypothese gefolgt, dass IFPS-4 möglicherweise an DNA bindet. Unsere Ergebnisse unterstützen die Annahme, dass IFPS-4 die bakterielle Replikation vermindern bzw. blockieren kann. Somit steht ein neues, die Replikation beeinflussendes antimikrobielles Wirkprinzip körpereigener Antibiotika zur Verfügung, in dem IFPS-4 u.a. kompetetiv an relaxierte DNA-Strukturen des Replisoms binden und so die Replikation von Bakterien entscheidend stören könnte. IFPS-4-artige AMPs hätten daher das Potential als zukünftige, gegen Pseudomonas-Infektionen wirkende "körpereigene Replikationshemmer" eingesetzt zu werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Deimination of human filaggrin-2 promotes its proteolysis by calpain 1. J Biol Chem. 2011 Jul 1;286(26):23222-33
Hsu CY, Henry J, Raymond AA, Méchin MC, Pendaries V, Nassar D, Hansmann B, Balica S, Burlet-Schiltz O, Schmitt AM, Takahara H, Paul C, Serre G, Simon M
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1074/jbc.M110.197400) - Murine filaggrin-2 is involved in epithelial barrier function and down-regulated in metabolically induced skin barrier dysfunction. Exp Dermatol. 2012 Apr;21(4):271-6
Hansmann B, Ahrens K, Wu Z, Proksch E, Meyer-Hoffert U, Schröder JM
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/j.1600-0625.2012.01449.x) - Defects of filaggrin-like proteins in both lesional and nonlesional atopic skin. J Allergy Clin Immunol. 2013 Apr;131(4):1094-102
Pellerin L, Henry J, Hsu CY, Balica S, Jean-Decoster C, Méchin MC, Hansmann B, Rodriguez E, Weidinger S, Schmitt AM, Serre G, Paul C, Simon M
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jaci.2012.12.1566) - C-terminale Ifapsoriasinfragmente als antimikrobielle Peptide, deren Herstellung und Verwendung. EP 2217262 B1
Jens-Michael Schröder, Britta Hansmann, Zihong Wu
