Struktur und Funktion von Matrixmetalloproteinasen (MMPs) und ihren natürlichen Inhibitoren (TIMPs)

• Applicant: Professor Dr. Harald Tschesche
• Subject Area: Biochemistry
• Term: from 1997 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5383041

Matrixmetalloproteinasen (MMPs) sind am Abbau zahlreicher extrazellulärer Matrixkomponenten und damit an physiologischen Prozessen wie Wachstum, Embryogenese, Geburt und Wundheilung wie auch am pathologischen Geschehen bei rheumatoider Arthritis, Tumorinvasion und Metastasierung beteiligt. Von den etwa 20 Mitgliedern der humanen Multidomänenproteine wurden in unserer Arbeitsgruppe 6 Mitglieder in E.coli kloniert und die katalytischen Domänen exprimiert und in aktive Form gefaltet: MMP-2, -8, -9, -12, -13 und -14. Von drei Enzymen wurden die Röntgenkristallstrukturen in Kooperation gelöst, davon eine Struktur in Komplex mit dem natürlichen, gewebständigen Inhibitor, TIMP-2, womit diese Strukturen erstmals publiziert werden konnten. Die Verfügbarkeit dieser Enzyme erlaubte einerseits Struktur-Funktionsuntersuchungen (Superaktivität an MMP-8, Bedeutung des Met215-"turns", Helicase-Aktivität, inaktive Mutanten, Inhibitor-"Design") wie auch Arbeiten zur Substrat-Spezifität und zur Entwicklung hochempfindlicher Nachweisverfahren (ELISAs) zur quantitativen Bestimmung dieser Proteine in Körperflüssigkeiten und Geweben, um klinische Relevanz und prognostische Wertigkeit bei physiologischen Prozessen (Cervixdilatation) und im Tumorgeschehen zu ermitteln.Der Forschungsantrag dient der Fortführung der begonnenen und noch nicht abgeschlossenen Arbeiten, 1. zur Struktur und Spezifitätsermittlung der Makrophagen-Elastase (MMP-12), 2. der funktionellen Bedeutung des klonierten MMP-9-assoziierten Lipocalins bei der zur Aktivierung und Aktivitätssteigerung des Enzyms, 3. der weiteren Abklärung des Mechanismus der HelicaseAktivität von MMP-8 und MMP-13 sowie 4. einer Reihe klinisch relevanter Untersuchungen, u.a. zur Bedeutung der MMP-13 für Diagnose, Prognose und Invasivität der Brusttumorzellen und zur Suszeptibilität der Integrine und der von Blutplasma-Proteinen gegenüber MMPs. Darüber hinaus soll an einer Studie 5. die intrazelluläre Lokalisation und Speicherung von TIMP-1 bei Granulozyten geklärt werden.

• DFG Programme: Research Grants