Bedeutung von Spink6 bei der Gewebskallikrein-vermittelten epidermalen Desquamation und Entzündungsreaktion
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projektes gelang es erstmalig, die Protease-Inhibitoren Spink6, Spink7 und Spink9 in der menschlichen Haut zu beschreiben. Es handelt sich um selektive Protease Inhibitoren gegen Kallikrein-related Peptidasen (KLKs), die an der epidermalen Barrierefunktion der Haut beteiligt sind. Es konnte die eine differenzierte Regulation dieser Protease-Inhibitoren demonstriert werden - so zeigte Spink9 eine konstitutive Expression nur in palmoplantarer Haut, war aber in epithelialen Hauttumoren hoch reguliert. Es ließ sich neben der KLK-inhibitorischen Aktivität auch eine selektive antimikrobielle Aktivität von SPINK9 gegen E.coli zeigen, die von der Proteaseinhibitorischen Wirkung abhängig war. Es könnte sich hierbei gut, um einen neuartigen Ansatzpunkt der Abwehr gegen E.coli halten. Spink7 war in gesunder Haut nicht nachweisbar, zeigte aber eine deutliche Expression in Schuppenflechte Läsionen und wird auf Zellkulturebene durch IL-17A induziert. Inwieweit Spink7 eine therapeutische Rolle bei entzündlichen Hauterkrankungen wie Psoriasis zukommt, bleibt weiteren Arbeiten vorbehalten. Spink6 war hingegen ubiquitär exprimiert und wird in der Hornschicht der Haut kovalent durch Transglutaminierung gebunden, wo es die Substrate vor weiterer proteolytischen Spaltung durch KLKs schützt. Die Vermutungen, dass der genetisch stark konservierte Inhibitor im knockout- Maus-Modell eine epidermale Barriereschädigung und eine epidermale Entzündung zeigt, konnte überraschenderweise nicht demonstriert werden. Es zeigten sich keine spontanen Entzündungszeichen der Spink6-/- Mäuse und keine Veränderungen in der Barriere-Reparatur nach mechanischem Barriereschädigung. Bislang zeigte sich hier nur ein Effekt auf die Reproduktionsrate der Tiere, deren zugrundeliegender Pathogenese nicht verstanden ist. Spaltung von Pro-Formen von IL-1 Mitgliedern wie IL36y durch KLKs konnten in der molekularen Aufschlüsselung zeigen, dass es sich hier um eine inaktive Form von IL36y handelt. Überexpressionsstudien und siRNA Versuche an kultivierten Keratinozyten im 3D Epidermismodell konnten keinen Einfluss von SPINK6 auf die Prozessierung von IL-1 Mitgliedern wie IL36y und IL18 zeigen. Bei Strukturanalysen von SPINK6 und KLK4 konnte neben der klassischen Kazal-Typ Bindungsstelle zur Protease eine weitere Bindungsstelle nachgewiesen werden. Unsere Untersuchungen tragen zum besseren Verständnis der spezifischen KLKs Inhibition durch SPINK6 bei und könnten bei der Suche nach neuen KLKs Inhibitoren wichtig werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Gingipains of Porphyromonas gingivalis Affect the Stability and Function of Serine Protease Inhibitor of Kazal-type 6 (SPINK6), a Tissue Inhibitor of Human Kallikreins. J Biol Chem. 2016 Sep 2;291(36):18753-64
Plaza K, Kalinska M, Bochenska O, Meyer-Hoffert U, Wu Z, Fischer J, Falkowski K, Sasiadek L, Bielecka E, Potempa B, Kozik A, Potempa J, Kantyka T
(Siehe online unter https://doi.org/10.1074/jbc.m116.722942) - Kallikreins - The melting pot of activity and function. Biochimie. 2016 Mar;122:270-82
Kalinska M, Meyer-Hoffert U, Kantyka T, Potempa J
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.biochi.2015.09.023) - The serine protease inhibitor of Kazal-type 9 (SPINK9) is expressed in lichen simplex chronicus, actinic keratosis and squamous cell carcinoma. Arch Dermatol Res. 2016 Mar;308(2):133-7
Redelfs L, Fischer J, Weber C, Wu Z, Meyer-Hoffert U
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00403-015-1616-5) - The solution structure of the kallikrein-related peptidases inhibitor SPINK6. Biochem Biophys Res Commun. 2016 Feb 26;471(1):103-8
Jung S, Fischer J, Spudy B, Kerkow T, Sönnichsen FD, Xue L, Bonvin AM, Goettig P, Magdolen V, Meyer-Hoffert U, Grötzinger J
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2016.01.172) - The serine protease inhibitor of Kazal-type 7 (SPINK7) is expressed in human skin. Arch Dermatol Res. 2017 Nov;309(9):767-771
Weber C, Fischer J, Redelfs L, Rademacher F, Harder J, Weidinger S, Wu Z, Meyer-Hoffert U
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00403-017-1773-9) - Skin-Derived SPINK9 Kills Escherichia coli. J Invest Dermatol. 2019 May;139(5):1135-1142
Wu Z, Wu Y, Fischer J, Bartels J, Schröder JM, Meyer-Hoffert U
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jid.2018.11.004)
