Alterationen von Occludin bei oxidativem Stress und Aufklärung der Funktion von Claudin-12
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Vorhaben musste auf Alterationen des Zellkontaktproteins der Tight junctions (TJs) Occludin bei Veränderungen des Redoxzustandes konzentriert werden. Der zweite Teil ‚Claudin-12’ wurde nur angearbeitet, da lediglich 50% des Personals bewilligt wurden. Die Occludin-Arbeiten liefen planmäßig und erfolgreich. Das Konzept der Redoxabhängigkeit von Gewebebarrieren, TJs und TJ-Proteinen sowie insbesondere von Occludin (im bizellulären Zellkontakt) und Tricellulin (im trizellulären Zellkontakt) wurde in Reviews begründet und experimentell bestätigt. Es wurden neue methodische Beiträge zur Untersuchung von TJ-Proteinen geleistet. Die Daten führten zu Oligomerisierungs- und partiellen Strukturmodellen von Occludin, Tricellulin und Claudinen, deren Bindungsstellen und -mechanismen. Die Modellvorstellungen ließen sich auf analoge konservierte Regionen weiterer TJ-Proteine übertragen. Da wir zeigen konnten, dass Occludin und Claudine miteinander interagieren und Ähnlichkeiten zwischen Occludin-ECL2 und ECL1 von Claudinen gefunden wurden, führten wir vergleichende strukturelle und funktionelle Untersuchungen durch. Die Ergebnisse ermöglichen erstmals eine systematische Übersicht wie Occludin und mit welchen TJ-Proteinen interagiert. Damit wurden neue Einsichten in die TJ-Konstitution gewonnen. Außerdem wurde gezeigt, wie und dass Occludin Claudin-Funktionen reguliert und umgekehrt. Die gefundenen homo- and heterophilen Occludin-Assoziationen mit Claudinen und ZO-Proteinen ermöglichen neue Einblicke in hypoxierelevante Störungen auf molekularer Ebene. Die Untersuchungen unterstützen unser Konzept, dass Occludin im Wechselspiel mit Tricellulin als Redoxsensor und Regulator der TJ-Struktur und -Funktion agiert. Damit besitzt Occludin eine wichtige pathogenetische Relevanz für Schäden von Gewebebarrieren die mit Veränderungen des Redoxzustandes einhergehen. Besonders hypoxiesensitiv ist ein 2- Cys-Motiv im Extrazellulärloop 2 von Occludin und Tricellulin. Diesem ECL kommt damit eine zentrale Funktion bei der TJ-Oligomerisierung zu. Außerdem ist der ECL ein potentielles neues Target für pharmakologische Interventionen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
(2011) Occludin protein family: oxidative stress and reducing conditions. Antioxid. Redox Signal. 15: 1195-1219
Blasig IE, Bellmann C, Cording J, Del Vecchio G, Zwanziger D, Huber O, Haseloff RF
-
(2012) The hinge region of the scaffolding protein of cell contacts, zonula occludens protein 1, regulates interacting with various signaling proteins. J. Cell Biochem. 113: 934-945
Bal MS, Castro V, Piontek J, Rueckert C, Walter JK, Shymanets A, Kurig B, Haase H, Nürnberg B, Blasig IE
-
(2013) In tight junctions, claudins regulate the interactions between occludin, tricellulin and marvelD3, which, inversely, modulate claudin oligomerization. J. Cell Sci. 162: 554-564
Cording J, Berg J, Käding N, Bellmann C, Tscheik C, Westphal JK, Milatz S, Günzel D, Wolburg H, Piontek J, Huber O, Blasig IE
-
(2014) Highly conserved cysteines are involved in the oligomerisation of occludin – redox dependency of the second extracellular loop. Antioxid. Redox. Signal. 20: 855-867
Bellmann C, Schreivogel S, Günther R, Pfeil S, Schümann M, Wolburg H, Blasig IE
-
(2015) Mode of action of claudin peptidomimetics in the transient opening of cellular tight junction barriers. Biomaterials 54: 9-20
Staat C, Coisne C, Dabrowski S, Stamatovic SM, Andjelkovic AV, Wolburg H, Engelhardt B, Blasig IE
-
(2015) Redox regulation of cell contacts by tricellulin and occludin: redox-sensitive cysteine sites in tricellulin regulate both tri- and bicellular junctions in tissue barriers as shown in hypoxia and ischemia. Antioxid. Redox Signal.
Cording J, Günther R, Vigolo E, Tscheik C, Winkler L, Schlattner I, Lorenz D, Haseloff RF, Schmidt-Ott KM, Wolburg H, Blasig IE
