Universität zu Köln

Charakterisierung der proteolytischen Prozessierung der Matriline

Ehlen, Harald Wilhelm Antonius (2005) Charakterisierung der proteolytischen Prozessierung der Matriline. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    Die vier Matriline bilden eine Familie nicht kollagener, oligomerer Adapterproteine der extrazellulären Matrix. Indem sie unterschiedliche Kollagennetzwerke miteinander und mit anderen Matrixproteinen verbinden, sind sie an der Organisation perizellulärer Netzwerke beteiligt. Die Oligomerisierung von Matrilinuntereinheiten zu Tri- oder Tetrameren wird durch ihre C-terminalen coiled-coil Domänen vermittelt, die über eine kurze Scharnierregion mit dem Rest der Untereinheiten verbunden sind. Rekombinantes Matrilin 4 wird in dieser Scharnierregion C-terminal zweier konservierter Glutamatreste proteolytisch prozessiert, so dass mono- und dimere Moleküle mit weiterhin trimeren coiled-coil Domänen entstehen. Da Interaktionen von Matrilinen mit ihren Liganden kooperativ sind, werden die Bindungseigenschaften der Matriline durch eine solche proteolytische Prozessierung moduliert. Eine biochemische Analyse zeigte, dass alle Matriline im Gewebe und nach rekombinanter Expression proteolytisch prozessiert werden. Die SDS-PAGE Bandenmuster von Matrilinen aus Geweben sind komplexer als die der entsprechenden rekombinanten Proteine. Dabei spielen weitere Mechanismen, wie z. B. alternatives Spleißen muriner Matrilin-4 Transkripte, eine Rolle. Die Analyse der Prozessierungsmuster rekombinanter Matriline mit Mutationen in den Scharnierregionen ergab, dass das konservierte �EE�-Motiv in allen Matrilinen als Schnittstelle für Proteasen dient. Matrilin-3 besitzt zusätzliche Schnittstellen in der Scharnierregion, Matrilin-2 wahrscheinlich in der unique Sequenz N-terminal der Scharnierregion. Somit stellen die Scharnierregionen kurze, für Proteasen angreifbare Sequenzen dar. Ausmaß und Spezifizität der Prozessierung scheinen von der Zugänglichkeit der Scharnierregion für Proteasen abzuhängen, die von der räumlichen Anordnung der benachbarten VWA2 Domäne und der Länge der Scharnierregion beeinflusst werden könnte. Weitere Experimente zeigten, dass die Prozessierung von rekombinantem Matrilin-4 bereits sehr früh in Kompartimenten des sekretorischen Transportweges stattfindet und von Enzymen durchgeführt wird, die zu einer Furin-abhängigen proteolytischen Kaskade gehören. Zum Nachweis von prozessiertem Matrilin-4 im Gewebe wurden Schnittstellen-spezifische Neo-Epitop Antikörper hergestellt und charakterisiert. Mit ihrer Hilfe konnten durch Prozessierung entstandene Matrilin-4 Neo-Epitope in Überständen primärer muriner Chondrozyten und im Perichondrium und Periosteum einiger skeletaler Gewebe neugeborener Mäuse detektiert werden. Eine proteolytische Regulation der Avidität der Matriline könnte daher die Fähigkeit der Matriline beeinflussen, Komponenten der extrazellulären Matrix skeletaler Gewebe miteinander zu verbinden.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    The four matrilins comprise a family of non-collagenous oligomeric adaptor proteins in the extracellular matrix. By interconnecting different collagen networks with each other and with other matrix proteins they play a role in the organisation of pericellular networks. The assembly of matrilin trimers or tetramers is mediated by their C-terminal coiled-coil domains, which are linked to the rest of the subunits by a short hinge region. Matrilin-4 undergoes proteolytic processing C-terminal of two conserved glutamate residues in this hinge region, which results in the formation of dimers and monomers with still trimeric coiled-coil domains. As interactions of matrilins with their ligands are cooperative, this processing modulates matrilin binding properties. Biochemical analysis revealed a proteolytic processing of all matrilins in tissues and upon recombinant expression. The size patterns of tissue matrilins are more complex than those of the corresponding recombinant proteins, presumably due to additional mechanisms such as alternative splicing of murine matrilin-4 transcripts. An analysis of processed recombinant matrilins carrying mutations in the hinge region showed that the conserved �EE�-motif serves as a protease cleavage site in all matrilins. Matrilin-3 has additional cleavage sites in the hinge region and in matrilin-2 additional cleavage probably takes place in the unique domain N-terminal of the hinge region. Thus, the hinge regions are short, protease-sensitive sequences. Extent and specificity of processing seem to depend on the accessibility of the hinge region for proteases, which may be influenced by the spatial arrangement of the adjacent VWA2 domain and the length of the hinge region. Further experiments showed that processing of recombinant matrilin-4 occurs very early in compartments of the secretory pathway and depends on enzymes that belong to a furin-dependent proteolytic cascade. For detection of processed matrilin-4 in tissue, cleavage-site-specific neo-epitope antibodies were generated and characterised. Thereby, matrilin-4 neo-epitopes that originated from processing could be detected in conditioned media of primary murine chondrocytes and in perichondrium and periosteum of several skeletal tissues in newborn mice. A proteolytic regulation of matrilin avidity could hence influence the ability of matrilins to connect macromolecular components in the extracellular matrix of developing cartilage and bone.English
    Creators:
    CreatorsEmail
    Ehlen, Harald Wilhelm Antoniusharald.ehlen@uni-due.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-17192
    Subjects: Life sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    Matrilin , proteolytische Prozessierung , extrazelluläre MatrixGerman
    matrilin , proteolytic processing , extracellular matrixEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Biochemie II
    Language: German
    Date: 2005
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 19 February 2006
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 04 Apr 2006 11:33:27
    Referee
    NameAcademic Title
    Paulsson, MatsProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1719

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