Role of the hepatic plasma protein Fetuin-B in fertility
Final Report Abstract
Wiederherstellung der Fertilität Fetuin-B defizienter Mäuse: Alle Teile des Arbeitsprogramms wurden behandelt, die Ergebnisse wurden publiziert. Die Fertilität der Fetub-/- Weibchen konnten wir durch das zusätzliche Einbringen der Ovastacin-Defizienz (Ast-/--) wiederherstellen. Bei Abwesenheit der Proteinase Ovastacin spielt das Fehlen des Inhibitors Fetuin-B keine Rolle mehr. Die Wiederherstellung der Fertilität Fetuin-B defizienter Mäuse durch zusätzliche Depletion von Ovastacin ist zugleich der genetische Nachweis für die Spezifität dieser Proteinase-Proteinaseinhibitor-Kombination. Die befruchtungsinduzierte Härtung der Eizellhülle, die so genannte Zona Pellucida Härtung, bleibt in diesen Mäusen, wie in Ovastacin defizienten Mäusen, aus. In vitro konnte ein verfrühtes hatching aus der Zona Pellucida (ZP) beobachtet werden Zerstörungsfreie Methode zur Evaluierung der ZPH: Bisher wurde der „Härtegrad“ der ZP indirekt über die Spaltung des ZP2-Proteins im Immunoblot oder die Resistenz gegenüber Chymotrypsin nachgewiesen. Als Alternative zum Chymotrypsin-Test und ZP2-Immunoblot untersuchten wir die Polarisationsmikroskopie. Anders als in humanen Eizellen besitzt das Cytoplasma und die Membran der Mauseizelle, höhere doppelbrechende Eigenschaften als die ZP, was Polarisationsmikroskopie zur Qualitätskontrolle von murinen Eizellen ungeeignet macht. Nicht-hormonelle Kontrazeption durch Fetuin-B Depletion: Durch Behandlung mit Fetuin-B Antisense Oligonukleotiden (ASO) erreichten wir in weiblichen Mäusen eine kontrollierte und reversible Herabregulation von Fetuin-B mit kontrazeptivem Effekt. Die Kontrazeption auf der Basis von Fetuin-B Depletion stellt eine mögliche Alternative zur hormonellen Kontrazeption dar. Fetuin-B im Menschen: Bei erfolgreichen IVFs stieg der Fetuin-B Serumspiegel während der hormonellen Stimulation an, während er bei IVFs ohne Befruchtungserfolg konstant blieb. Fetuin-B könnte somit zukünftig als zusätzlicher Marker in der assistierten Reproduktionsmedizin genutzt werden. Fetuin-B Strukturanalyse: Mehr als 20 rekombinante Varianten von Fetuinen wurden exprimiert um die Struktur-Funktionsbeziehung von Fetuin-B im Detail zu analysieren. Zur Überprüfung der biologischen Aktivität wurden die verschiedenen full-length Fetuine aus Maus und Mensch sowie Fetuin-Chimären (bestehen aus einer Kombination von Fetuin-B und Fetuin-A Domänen) im funktionellen Assay getestet. In Kooperation mit Kollegen aus Mainz, Barcelona und Stockholm wurde die 3D-Proteinstruktur von murinem Fetuin-B aufgeklärt und die inhibitorisch wirksamen Domänen wurden identifiziert.
Publications
- Mammalian gamete fusion depends on the inhibition of ovastacin by fetuin-B. Biological Chemistry, Vol. 395, Issue 10, pp. 1195-1199.
Stöcker, W., Karmilin, K., Hildebrand, A., Westphal, H., Yiallouros, I., Weiskirchen, R., Dietzel, E., Floehr, J., Jahnen-Dechent, W.
(See online at https://doi.org/10.1515/hsz-2014-0189) - 2016. The Biological Role of Fetuin-B in Female Reproduction. Annals of Reproductive Medicine and Treatment, Vol. 1. 2016, Issue 1, 1003.
Dietzel, E., Floehr, J., Jahnen-Dechent, W.
- Association of high fetuin-B concentrations in serum with fertilization rate in IVF: a cross-sectional pilot study. Human Reproduction 31, 630-637
Floehr, J., Dietzel, E., Neulen, J., Rösing, B., Weissenborn, U., Jahnen-Dechent, W.
(See online at https://doi.org/10.1093/humrep/dev340) - Down-regulation of the liver-derived plasma protein fetuin-B mediates reversible female infertility. Molecular Human Reproduction 23, 34-44
Floehr, J., Dietzel, E., Schmitz, C., Chappell, A., Jahnen-Dechent, W.
(See online at https://doi.org/10.1093/molehr/gaw068) - Electrical Impedance Spectroscopy of Single Cells in Hydrodynamic Traps.
Sensors and Actuators B: Chemical, Vo. 248. 2017, pp. 419-429.
Hasni, A.E., Schmitz, C., Bui-Göbbels, K., Bräunig, P., Jahnen-Dechent, W., Schnakenberg, U.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.04.019) - Intracellular activation of ovastacin mediates pre-fertilization hardening of the zona pellucida. Molecular Human Reproduction 23, 607-616
Körschgen, H., Kuske, M., Karmilin, K., Yiallouros, I., Balbach, M., Floehr, J., Wachten, D., Jahnen- Dechent, W., Stöcker, W.
(See online at https://doi.org/10.1093/molehr/gax040) - Latent TGF-β binding protein-1 deficiency decreases female fertility. Biochemical and biophysical research communications 482, 1387-1392
Dietzel, E., Weiskirchen, S., Floehr, J., Horiguchi, M., Todorovic, V., Rifkin, D.B., Jahnen-Dechent, W., Weiskirchen, R.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2016.12.046) - Recombinant fetuin-B protein maintains high fertilization rate in cumulus cell-free mouse oocytes. Molecular Human Reproduction 23, 25-33
Dietzel, E., Floehr, J., Van de Leur, E., Weiskirchen, R., Jahnen-Dechent, W.
(See online at https://doi.org/10.1093/molehr/gaw067) - Structure of mammalian plasma fetuin-B and its mechanism of selective metallopeptidase inhibition. IUCrJ 6, 317-330
Cuppari, A., Körschgen, H., Fahrenkamp, D., Schmitz, C., Guevara, T., Karmilin, K., Kuske, M., Olf, M., Dietzel, E., Yiallouros, I., de Sanctis, D., Goulas, T., Weiskirchen, R., Jahnen-Dechent, W., Floehr, J., Stoecker, W., Jovine, L., Gomis-Rüth, F.X.
(See online at https://doi.org/10.1107/S2052252519001568) - The C-terminal region of human plasma fetuin-B is dispensable for the raised-elephant-trunk mechanism of inhibition of astacin metallopeptidases. Sci Rep, 1-13
Guevara, T., Körschgen, H., Cuppari, A., Schmitz, C., Kuske, M., Yiallouros, I., Floehr, J., Jahnen- Dechent, W., Stöcker, W., Gomis-Rüth, F.X.
(See online at https://doi.org/10.1038/s41598-019-51095-y)
