Biologische und zelluläre Rolle von Fetuinen in der Biomineralisation

• Antragsteller: Professor Dr. Wilhelm Jahnen-Dechent
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5406504

a2-HS-Glykoprotein/Fetuin-A (Ahsg) ist ein Serumprotein, das zur Homöostase des extrazellulären Kalziums beiträgt, indem es die spontane Apatitbildung und damit die Phasentrennung in der Zirkulation verhindert. Ahsg-defiziente Mäuse mit dem genetischen Hintergrund DBA/2 zeigten eine massive ektopische Kalzifizierung in den Weichgeweben. Wir konnten durch elektronenmikroskopische Untersuchungen in vitro zeigen, dass die durch Ahsg hervorgerufene transiente Inhibition der CalziumphosphatPräzipitation auf der Bildung sphärischer, amorpher Aggregate von Ahsg und apatitischem Mineral beruht. Die Inhibition wird durch die hohe Bindungsaffinität der Ahsg-Domäne D1, welche strukturell homolog zu Cystatin ist, an das Mineral vermittelt. Wir untersuchten die Inhibitionsfähigkeit weiterer Mitglieder der Cystatin-Superfamilie und setzten diese in Beziehung mit Computer-modellierten dreidimensionalen Proteinstrukturen. Besagte Struktur-Funktionsbeziehung ergab, dass die starke Bindungsaffinität durch eine außergewöhnlich hohe Dichte saurer Aminosäure-Reste auf einem ausgedehnten b-Faltblatt innerhalb der ersten Cystatin-ähnlichen Ahsg-Domäne beruht. Wir werden im beantragten Projekt die Vorgänge an der Grenzfläche zwischen Protein und Mineral einerseits mit festkörperchemischen Methoden detailliert untersuchen. Andererseits werden wir die Strukturaufklärung von Ahsg weiter vorantreiben. Außerdem werden wir die Entstehung der Sphären und deren pathobiochemische Konsequenzen in vivo nachvollziehen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1117: Prinzipien der Biomineralisation