Untersuchungen zur biologischen Rolle von neuen Kazal-typ Inhibitoren LEKTI-2 und LEKTI-3
Final Report Abstract
Das Stratum corneum der Haut wirkt als „physikalische Permeabilitäts-Barriere“ zum Schutz vor Wasserverlust und als Barriere gegen penetrierende Mikroorganismen. Eine ordnungsgemäße Abschuppung (Desquamation) des Stratum corneums von der Hautoberfläche, die automatisch anhaftende und in Schuppen penetrierte Mikroben eliminiert, wird durch eine geordnete Aufhebung der Korneocyten-Kohäsion bewirkt. Dies wird durch koordinierten Proteolyse primär durch die beiden Proteasen Kallikrein 7 und Kallikrein 5 erreicht. Die für die Desquamation wichtige proteolytische Aktivität wird durch kolokalisierte und gleichzeitig freigesetzte Protease-Inhibitoren limitiert. In gesunder Haut kommt dabei dem „Lympho-Epithelialen-Kazal-Trypsin-Inhibitor, LEKTI“ (Gen: SPINK5) eine wichtige Rolle zu. So führen Mutationen im SPINK5-Gen aufgrund einer unzureichenden Kontrolle der für die Desquamation wichtigen Serinproteasen zu Netherton’s Syndrom, einer autosomal rezessiven entzündlichen Hauterkrankung. Wir haben in der Haut zwei Gene entdeckt, die strukturell dem LEKTI nahestehen und auch aufgrund ihres Gen-Expressionsprofils in Epithelien als LEKTI-2/SPINK9 und LEKTI- 3/SPINK6 bezeichnet wurden. Ziel dieses Vorhabens war es, die biologische Funktion sowohl des LEKTI-2 als auch des LEKTI-3 zu erforschen. Wir konnten zeigen, dass LEKTI-2 spezifisch das Kallikrein 5 inhibiert. Der Nachweis im Bereich der verdickten Hornschichten der Hände und Füße in der Nähe zum Kallikrein 5 lässt vermuten, dass dieses Peptid für die Ausbildung verdickter Hornschichten verantwortlich ist. LEKTI-3 erwies sich als potenter Gewebs-Kallikrein-Inhibitor, der in allen Hautarealen nachweisbar ist. Diese Eigenschaften lassen LEKTI-3 als potentielles Therapeutikum für Hauterkrankungen mit Barriere-Defekten wie Netherton-Syndrom und Neurodermitis erscheinen. Weiterhin sollten die orthologen LEKTIs in der Maus identifiziert werden und Werkzeuge generiert werden, die das Studium der Rolle dieser LEKTIs in Mausmodellen erlauben. Dazu sollten die orthologen LEKTIs rekombinant hergestellt werden. Die mit Schwierigkeiten verbundene Herstellung des murinen LEKTI-2 (mSPINK12) erlaubte die Gewinnung von Material, das aus unbekannten Gründen die untersuchten Proteasen des Menschen nicht zu hemmen vermochte. Auch die Herstellung des rekombinanten murinen LEKTI-3 (mSPINK6) war mit großen Schwierigkeiten verbunden. mLEKTI-3 erwies sich als hochpotenter Inhibitor mehrerer Gewebskallikreine des Menschen. Während unsere Ergebnisse auf eine wichtige Funktion im Abschuppungsprozess hinweisen, ist die Funktion von LEKTI-2 und LEKTI-3 im Immunsystem noch ungeklärt.
Publications
- Identification of lympho-epithelial Kazal-type inhibitor 2 in human skin as a kallikrein-related peptidase 5-specific protease inhibitor. PLoS One. 2009;4(2):e4372
Meyer-Hoffert U, Wu Z, Schröder JM
- Isolation of SPINK6 in human skin: selective inhibitor of kallikrein-related peptidases. J Biol Chem. 2010 Oct 15;285(42):32174-81
Meyer-Hoffert U, Wu Z, Kantyka T, Fischer J, Latendorf T, Hansmann B, Bartels J, He Y, Gläser R, Schröder JM
