A6 – Untersuchung der Wechselwirkung von Mediatoren mit Matrixkomponenten und Analytik der extrazellulären Matrix mittels NMR-Verfahren

In der 3. Förderperiode sollen die Arbeiten zur strukturbasierten Untersuchung der Wechselwirkungen von regulatorischen Proteinen mit Komponenten der EZM weiter ausgebaut werden. Hauptgegenstand der Arbeiten ist das für die Knochenregeneration bedeutsame Protein Sklerostin. Sklerostin ist ein bekannter Modulator des Wnt-Signalweges und wird im TP B2 intensiv studiert. Wir interessieren uns insbesondere für die Interaktion von Sklerostin mit GAGs. Dazu werden wir Sklerostin rekombinant exprimieren und mit NMR-aktiven Iso-topen (15N, 13C, ggf. 2H) anreichern sowie anschließend Lösungs-NMR-Untersuchungen durchführen. Nach erfolgter Signalzuordnung werden natürliche und artifizielle GAGs zum Protein titriert und die Wechselwirkungsorte am Protein identifiziert.

Neben der experimentellen Bestimmung von Strukturparametern und Bindungskonstanten werden wir in Kooperation mit unseren Partnern im TRR 67 (TP A7) Computerexperimente zum Docking und zur molekularen Dynamik der Protein-GAG-Komplexe durchführen, um Strukturmodelle der Komplexe zu erstellen. Da die Beeinflussung des Wnt-Signalweges über eine Wechselwirkung mit dem Protein LRP5/6 erfolgt, möchten wir untersuchen, wie GAGs diese Proteinkontakte modifizieren können. Dazu werden wir die ersten beiden Propellerdomänen von LRP6 rekombinant herstellen und Bindungsstudien mit Sklerostin in Gegenwart und Abwesenheit von GAGs durchführen. Diffusionsuntersuchungen von regulatorisch wirk-samen Proteinen in Implantatmaterialien werden in der Antragsperiode ausgebaut.

Weiterhin möchten wir den Aufbau von extrazellulärer Matrix in Knochenimplantaten quantitativ unter-suchen. Dazu werden geeignet beschichtete polymerbasierte Matrizes von den Kooperationspartnern im TRR 67 hergestellt und in Tierversuchen implantiert (TPe A1, B2, B5). Nach Explantation erfolgt die Analytik des Aufbaus der de novo-synthetisierten extrazellulären Matrix mittels MRT und NMR-Spektroskopie. Insbesondere interessieren wir uns für das quantitative Monitoring des Aufbaus von Kollagen und Bioapatit in Knochenimplantaten. Es werden Proben aus einem Frakturmodell des Femurschafts der Maus und der Ratte generiert. Damit werden wir das Einwachsen verschieden beschichteter Matrixmaterialien zur Geweberegeneration charakterisieren und den Einfluss der Beschichtung auf den Heilungsprozess quantitativ analysieren.

Publikationen

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Kontakt

Prof. Dr. Daniel Huster

Professor für Medizinische Biophysik
Medizinische Fakultät der Universität Leipzig
Institut für Medizinische Physik und Biophysik
Härtelstraße 16 – 18, 04107 Leipzig

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