Ovastacin und Analyse des proteolytischen Netzwerks der Ei-Spermien-Interaktion in Säugern

• Antragsteller: Dr. Hagen Körschgen
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie ; Biochemie ; Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 463432843

Die korrekte Regulation proteolytischer Enzyme während der Ei-Spermien-Interaktion ist substanziell für die erfolgreiche Befruchtung bei Säugetieren. Die Astacin-Metalloprotease Ovastacin wird bei der Befruchtung der Säugereizelle im Rahmen der Kortikalreaktion ausgeschüttet und spaltet das Zona pellucida Protein 2 in der Ei-umhüllenden Matrix. Die dadurch bedingte Umstrukturierung der Eihülle verhindert Bindung und Eindringen weiterer Spermien. Die Aktivität des Ovastacins wird durch das Plasmaprotein Fetuin-B strikt kontrolliert. In Abwesenheit dieses Hemmstoffs wird die Eihülle bereits vor der Befruchtung für Spermien impermeabel. Dies führt zu weiblicher Unfruchtbarkeit. Auch für andere Proteasen wie Akrosin ist bekannt, dass sie für die Befruchtung notwendig sind. Jedoch sind die physiologischen Substrate, Funktionen und weitere Komponenten dieses proteolytischen Netzwerks noch unbekannt.Ein Ziel des Projekts ist die Identifizierung physiologischer Substrate ex vivo im Sekretom muriner Keimzellen vor und nach der Ei-Spermien-Interaktion. Hierfür werden Neo-N-Termini von Proteinen mit der Methode TAILS (Terminal Amine Isotopic Labeling of Substrates) massenspektrometrisch ermittelt. Aufgrund der auffälligen, distinkten Spaltspezifität des Ovastacins werden wir die Analyse zunächst für dieses Enzym durchführen und im nächsten Schritt für die Serinprotease Akrosin. Wir erwarten dadurch grundlegende neue Erkenntnisse über das komplexe proteolytische Netzwerk, das die Fertilisation bei Säugetieren kontrolliert.Außerdem suchen wir Antwort auf die Frage, ob spezifische, niedermolekulare Inhibitoren des Ovastacins zur Regulation des proteolytischen Befruchtungsnetzwerks eingesetzt werden können. Es konnte bereits gezeigt werden, dass die Supplementation von Fetuin-B das Zeitfenster für eine erfolgreiche in vitro Fertilisation vergrößert. Hierdurch könnten die Einschränkungen eines proteinogenen Hemmstoffs behoben werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen